Obrazový kredit: JHU
Již více než 30 let astrofyzici věří, že černé díry mohou polykat okolní hmotu a v důsledku toho uvolnit obrovské množství energie. Až donedávna však mechanismy, které přiblíží hmotu černým dírám, byly špatně pochopeny, což vědcům nechávalo zmatek o mnoha detailech procesu.
Nyní však počítačové simulace černých děr vyvinuté vědci, včetně dvou na Johns Hopkins University, odpovídají na některé z těchto otázek a zpochybňují mnoho běžně předpokládaných předpokladů o povaze tohoto záhadného jevu.
"Teprve nedávno mají členové výzkumného týmu?" John Hawley a Jean-Pierre De Villiers, oba z University of Virginia? vytvořil počítačový program dostatečně silný, aby sledoval všechny prvky narůstání na černých dírách, od turbulence a magnetického pole po relativistickou gravitaci, “řekl Julian Krolik, profesor Katedry fyziky a astronomie Henryho A. Rowlanda v Johns Hopkins, a spol. - vedoucí výzkumného týmu. "Tyto programy otevírají nové okno o komplikovaném příběhu o tom, jak hmota padá do černých děr, poprvé odhalují, jak se spletitá magnetická pole a einsteinovská gravitace kombinují, aby vytlačily poslední výboj energie z hmoty odsouzené k nekonečnému uvěznění v černé barvě otvor."
V blízkosti vnějšího okraje černé díry, kde se Newtonovský popis gravitace rozpadá, již není možné běžných drah. V tu chvíli? nebo tak to bylo představeno za poslední tři desetiletí? hmota se vrhá rychle, hladce a tiše do černé díry. Nakonec, podle převládajícího obrázku, černá díra? s výjimkou uplatnění gravitačního tahu? je pasivním příjemcem hromadných darů.
První realistické výpočty týmu spadající do černých děr silně odporovaly mnoha z těchto očekávání. Ukazují například, že život v blízkosti černé díry je něco jiného než klidný a tichý. Místo toho relativistické efekty, které nutí hmotu, aby vrazila dovnitř, zvětšují náhodné pohyby v tekutině, aby způsobily násilné narušení hustoty, rychlosti a síly magnetického pole, pohánění vln hmoty a magnetického pole sem a tam. Toto násilí může mít podle vedoucího výzkumného týmu Hawley viditelné důsledky.
"Stejně jako jakákoli tekutina, která byla přimíchána k turbulenci, se hmota bezprostředně mimo okraj černé díry zahřeje." Toto mimořádné teplo vytváří další světlo, které mohou astronomové na Zemi vidět, “řekl Hawley. „Jednou z charakteristik černých děr je to, že jejich světelný výkon se mění.
Ačkoli je to známo více než 30 let, dosud nebylo možné studovat původ těchto variací. Násilné výkyvy v topení? nyní viděn jako přirozený vedlejší produkt magnetických sil v blízkosti černé díry? nabízejí přirozené vysvětlení pro neustále se měnící jas černých děr. “
Jednou z nejvýraznějších vlastností černé díry je její schopnost vypuzovat trysky v blízkosti rychlosti světla. I když se dlouho očekávalo, že pro tento proces jsou klíčová magnetická pole, nejnovější simulace poprvé ukazují, jak může být pole vytlačeno z narůstajícího plynu za účelem vytvoření takového paprsku.
Snad nejpřekvapivějším výsledkem nových počítačových simulací týmu je to, že magnetická pole přiblížená k rotující černé díře také spřádají rotaci díry, aby hmota obíhala dále, stejným způsobem, jakým převodovka automobilu spojuje rotační motor s nápravou. Krolik říká: „Pokud se zrodí černá díra, která se točí velmi rychle, může být její„ pohonná jednotka “tak silná, že její zachycení další hmoty způsobí zpomalení rotace. Nárůst hmoty by pak působil jako „guvernér“ a vynucoval by omezení rychlosti vesmíru na otočeních černé díry. “
Podle Krolíka může mít tento „guvernér“ silné důsledky pro mnoho z nejvýraznějších vlastností černých děr. Obecně se například předpokládá, že síla proudu černé díry souvisí s jeho otáčením, takže „rychlost rychlosti otáčení“ by mohla určovat charakteristickou sílu proudů, řekl Krolik.
Tento výzkum, financovaný Národní vědeckou nadací, je publikován v řadě čtyř článků v The Astrophysical Journal. ((De Villiers a kol. 2003, ApJ 599, 1238; Hirose a kol. 2004, ApJ 606, 1083; De Villiers a kol. ApJ 620, 879; Krolik a kol. Duben 2005 ApJ v tisku.)) Simulace byly provedeny. v NSF-podporovaném San Diego superpočítačovém centru. Výzkumný tým také zahrnoval Shigenobu Hirose, také Johna Hopkinse.
Původní zdroj: JHU News Release
