Kreditna slika: JHU
Že več kot 30 let so astrofiziki verjeli, da lahko črne luknje pogoltnejo bližnjo snov in tako sprostijo ogromno energije. Do nedavnega pa so bili mehanizmi, ki materijo približajo črnim luknjam, slabo razumljeni, zato so raziskovalci zmedeni nad številnimi podrobnostmi postopka.
Zdaj pa računalniške simulacije črnih lukenj, ki so jih razvili raziskovalci, vključno z dvema na univerzi Johns Hopkins, odgovarjajo na nekatera od teh vprašanj in izpodbijajo številne pogosto domneve o naravi tega skrivnostnega pojava.
»Šele pred kratkim so člani raziskovalne skupine? John Hawley in Jean-Pierre De Villiers, oba z univerze v Virginiji? ustvaril dovolj močan računalniški program za sledenje vseh elementov akrekcije na črne luknje, od turbulenc in magnetnih polj do relativistične gravitacije, "je dejal Julian Krolik, profesor na oddelku za fiziko in astronomijo Henryja A. Rowlanda pri Johnsu Hopkinsu in sod. vodja raziskovalne skupine. "Ti programi odpirajo novo okno v zapleteni zgodbi o tem, kako snov zapade v črne luknje, in prvič razkrijejo, kako se zapletena magnetna polja in einsteinijska gravitacija združijo, da iztisnejo zadnji zalet energije iz snovi, obsojene na neskončno zapor v črni barvi luknja. "
V bližini zunanjega roba črne luknje, kjer se Newtonov opis gravitacije razgradi, navadne orbite niso več mogoče. Na tej točki ? ali tako je bilo zamišljeno v zadnjih treh desetletjih? zadeva se hitro, gladko in tiho potopi v črno luknjo. Na koncu, glede na prevladujočo sliko, črno luknjo? razen za izvajanje gravitacijskega vleka? je pasivni prejemnik množičnih donacij.
Prvi realni izračuni, ki jih ima ekipa v črne luknje, so močno nasprotovali mnogim tem pričakovanjem. Na primer kažejo, da je življenje v bližini črne luknje vse prej kot mirno in tiho. Namesto tega relativistični učinki, ki prisilijo materijo, da se poglobi navznoter, povečujejo naključne gibe znotraj tekočine, da ustvarijo nasilne motnje v gostoti, hitrosti in jakosti magnetnega polja, ki vodijo valove snovi in magnetnega polja sem in tja. Kot je povedal vodja raziskovalne skupine Hawley, ima to nasilje lahko opazne posledice.
"Tako kot vsaka tekočina, ki se je vmešala v turbulenco, se tudi zadeva, ki se nahaja neposredno ob robu črne luknje, segreva. Ta dodatna toplota naredi dodatno svetlobo, ki jo lahko vidijo astronomi na Zemlji, "je dejal Hawley. "Eden od značilnosti črnih lukenj je, da se njihova svetloba razlikuje.
Čeprav je to znano že več kot 30 let, izvora teh sprememb doslej ni bilo mogoče proučiti. Nasilne razlike v ogrevanju? zdaj viden naravni stranski produkt magnetnih sil v bližini črne luknje? ponudite naravno razlago za vedno spreminjajočo se svetlost črnih lukenj. "
Ena najbolj presenetljivih lastnosti črne luknje je njena sposobnost izstranjevanja curkov s hitrostjo svetlobe. Medtem ko je že dolgo pričakovati, da so magnetna polja ključnega pomena za ta postopek, najnovejše simulacije prvič kažejo, kako je mogoče neko polje izgnati iz plina, ki ustvarja takšen curek.
Morda je najbolj presenetljiv rezultat novih računalniških simulacij ta, da magnetna polja, ki jih prinese blizu vrteče se črne luknje, tudi povežejo vrtenje luknje, da se zadeva kroži daleč navzven, tako da prenos avtomobila svoj vrteči motor poveže z osjo. Krolik pravi: "Če se rodi črna luknja, ki se vrti izredno hitro, je njen" pogonski sklop "lahko tako močan, da zajem dodatne mase povzroči upočasnitev vrtenja. Povečanje mase bi nato delovalo kot "guverner" in uveljavilo kozmično omejitev hitrosti na vrtih črne luknje. "
Kot je dejal Krolik, ima lahko ta "guverner" veliko posledic za številne najbolj presenetljive lastnosti črnih lukenj. Na primer, široko je mnenje, da je moč curka črne luknje povezana z vrtenjem, zato bi "omejitev hitrosti vrtenja" lahko določila značilno moč curkov, je dejal Krolik.
Ta raziskava, ki jo financira Nacionalna znanstvena fundacija, je objavljena v seriji štirih prispevkov v reviji The Astrophysical Journal. ((De Villiers in sod. 2003, ApJ 599, 1238; Hirose in sod. 2004, ApJ 606, 1083; De Villiers idr. ApJ 620, 879; Krolik in sod. April 2005 ApJ v tisku.)) Simulacije so bile izvedene v superračunalniškem centru San Diego, ki ga podpira NSF. V raziskovalno skupino je bil tudi Shigenobu Hirose, prav tako Johns Hopkins.
Izvirni vir: JHU News Release
