Кредит зображення: JHU
Більше 30 років астрофізики вірили, що чорні діри можуть ковтати речовини, що знаходяться поблизу, і в результаті виділяють величезну кількість енергії. Однак донедавна механізми, що наближають матерію до чорних дір, були недостатньо вивчені, що залишало дослідників спантеличеними щодо багатьох деталей процесу.
Однак тепер комп'ютерне моделювання чорних дір, розроблене дослідниками, у тому числі двоє в Університеті Джона Хопкінса, дає відповіді на деякі з цих питань і викликає сумнів у багатьох поширених припущеннях щодо природи цього загадкового явища.
"Лише нещодавно є члени дослідницької групи? Джон Хоулі і Жан-П'єр Де Вільє, обидва університету Вірджинії? створила комп’ютерну програму, достатньо потужну для відстеження всіх елементів нарощення на чорних дірах, від турбулентності та магнітних полів до релятивістської сили тяжіння ", - сказав Джуліан Кролік, професор кафедри фізики та астрономії Генрі А. Роуленда в Джонс Хопкінс та співавтор -керівник дослідницької групи. "Ці програми відкривають нове вікно щодо складної історії про те, як матерія потрапляє в чорні діри, вперше розкриваючи, як заплутані магнітні поля та ейнштейнова гравітація поєднуються, щоб вичавити останній прилив енергії з речовини, приреченої на безмежне ув'язнення в чорному" дірка. "
Близько до зовнішнього краю чорної діри, де ньютонівський опис сили тяжіння руйнується, звичайні орбіти вже неможливі. У цей момент? чи так це було уявлено протягом останніх трьох десятиліть? матерія швидко, плавно і тихо занурюється в чорну діру. Зрештою, згідно зі сформованою картиною, чорна діра? окрім того, що здійснює його гравітаційне тягнення? є пасивним одержувачем масових пожертв.
Перші реалістичні розрахунки команди, що потрапляють у чорні діри, сильно суперечать багатьом із цих очікувань. Вони показують, наприклад, що життя поблизу чорної діри - це не що інше, як спокій і спокій. Натомість, релятивістські ефекти, які змушують матерію зануритися всередину, збільшують випадкові рухи всередині рідини, щоб створити бурхливі порушення щільності, швидкості та сили магнітного поля, рухаючи хвилі речовини та магнітного поля туди і сюди. За словами керівника дослідницької групи Хоулі, це насильство може мати помітні наслідки.
«Як і будь-яка рідина, яка перемішується в турбулентність, речовина негайно за межами чорної діри нагрівається. Це додаткове тепло робить додаткове світло, яке можуть бачити астрономи на Землі », - сказав Хоулі. «Однією з ознак чорних дір є те, що їх світловіддача змінюється.
Хоча це було відомо вже більше 30 років, вивчити витоки цих варіантів досі не вдалося. Сильні коливання в опаленні? тепер видно природний побічний продукт магнітних сил біля чорної діри? запропонуйте природне пояснення незмінної яскравості чорних дір. "
Одне з найяскравіших властивостей чорної діри - її здатність виганяти струмені з близькою швидкістю світла. Хоча давно очікували, що магнітні поля мають вирішальне значення для цього процесу, новітні симуляції вперше показують, як поле можна вигнати з газу, що накопичується, щоб створити такий струмінь.
Мабуть, найдивовижніший результат нових комп'ютерних симуляцій команди полягає в тому, що магнітні поля, що підводяться поблизу обертової чорної діри, також з'єднують обертання отвору з можливістю подачі навколо орбіти так само, як передача автомобіля підключає свій обертовий двигун до осі. Каже Кролик, "Якщо чорна діра народжується, крутиться надзвичайно швидко, її" привід "може бути настільки потужним, що її захоплення додаткової маси змушує її обертання сповільнюватися. Прискорення маси тоді діятиме як "губернатор", застосовуючи космічне обмеження швидкості на крутях чорної діри ".
За словами Кроліка, цей "губернатор" може мати сильні наслідки для багатьох найбільш вражаючих властивостей чорних дір. Наприклад, широко вважається, що сила струменя чорної діри пов'язана з її віджимом, тому "обмеження швидкості віджиму" може визначати характерну для струменів силу, сказав Кролик.
Це фінансування, що фінансується Національним науковим фондом, публікується у серії з чотирьох робіт у «Астрофізичному журналі». ((De Villiers et al. 2003, ApJ 599, 1238; Hirose et al. 2004, ApJ 606, 1083; De Villiers та ін. ApJ 620, 879; Krolik та ін., Квітень 2005, ApJ у пресі.)) Моделювання виконано в Центрі суперкомп'ютерів Сан-Дієго, що підтримується NSF. До складу дослідницької групи також входив Шигенобу Хіроуз, також Джонс Хопкінс.
Оригінальне джерело: JHU News Release
