Obrazový kredit: JHU
Už viac ako 30 rokov astrofyzici veria, že čierne diery môžu prehltnúť okolitú hmotu a v dôsledku toho uvoľniť obrovské množstvo energie. Až donedávna však mechanizmy, ktoré priblížia materiál k čiernym dieram, neboli dostatočne pochopené, čo vedcov necháva zmätené ohľadom mnohých detailov procesu.
Teraz však počítačové simulácie čiernych dier, ktoré vyvinuli vedci, vrátane dvoch na Univerzite Johna Hopkinsa, odpovedajú na niektoré z týchto otázok a spochybňujú mnohé bežne predpoklady o povahe tohto záhadného javu.
„Iba nedávno mali členovia výskumného tímu? John Hawley a Jean-Pierre De Villiers, obaja z University of Virginia? vytvoril počítačový program, ktorý je dostatočne silný na to, aby sledoval všetky prvky narastania na čiernych dierach, od turbulencie a magnetického poľa po relativistickú gravitáciu, “uviedol Julian Krolik, profesor Katedry fyziky a astronómie Henryho A. Rowlanda v spoločnosti Johns Hopkins a spol. - vedúci výskumného tímu. „Tieto programy otvárajú nové okno o zložitom príbehu o tom, ako hmota padá do čiernych dier, a odhaľujú prvýkrát, ako sa kombinujú spletené magnetické polia a einsteinovská gravitácia, aby vytlačili posledný výbuch energie z hmoty odsúdenej na nekonečné uväznenie v čiernej farbe palice. "
V blízkosti vonkajšej hrany čiernej diery, kde sa rozpadá newtonovský popis gravitácie, už nie sú možné bežné obežné dráhy. V tom okamihu? alebo tak to bolo predstavené za posledné tri desaťročia? hmota sa vrhá rýchlo, hladko a potichu do čiernej diery. Nakoniec, podľa prevládajúceho obrázku, čierna diera? s výnimkou vyvíjania gravitačnej sily? je pasívnym príjemcom hromadných darov.
Prvé realistické výpočty tímu, ktoré spadajú do čiernych dier, výrazne odporovali mnohým z týchto očakávaní. Poukazujú napríklad na to, že život v blízkosti čiernej diery je nič iné ako pokojný a tichý. Namiesto toho relativistické účinky, ktoré nútia látku vrhnúť sa dovnútra, zväčšujú náhodné pohyby v tekutine, aby vytvorili násilné poruchy hustoty, rýchlosti a sily magnetického poľa, poháňajúce vlny hmoty a magnetické pole sem a tam. Podľa vedúceho výskumného tímu Hawleyho môže mať toto násilie pozorovateľné následky.
„Rovnako ako akákoľvek tekutina, ktorá bola premiešaná do turbulencie, sa hmota bezprostredne za hranou čiernej diery zahrieva. Toto mimoriadne teplo vytvára ďalšie svetlo, ktoré môžu astronómovia na Zemi vidieť, “povedal Hawley. „Jednou z charakteristických čŕt čiernych dier je to, že sa mení ich svetelný výkon.
Aj keď je to známe už viac ako 30 rokov, doteraz nebolo možné študovať pôvod týchto variácií. Násilné výkyvy v kúrení? teraz videný ako prirodzený vedľajší produkt magnetických síl v blízkosti čiernej diery? ponúkajú prirodzené vysvetlenie neustále sa meniaceho jasu čiernych dier. ““
Jednou z najvýraznejších vlastností čiernej diery je jej schopnosť vytlačiť prúdy takmer pri rýchlosti svetla. Aj keď sa dlho očakávalo, že magnetické polia sú pre tento proces rozhodujúce, najnovšie simulácie prvýkrát ukazujú, ako sa môže pole vypudiť z narastajúceho plynu, aby sa vytvoril taký prúd.
Možno najprekvapivejším výsledkom nových počítačových simulácií tímu je to, že magnetické polia priblížené k rotujúcej čiernej diere tiež spájajú rotáciu diery s hmotou obiehajúcou ďalej, rovnakým spôsobom, ako prevod automobilu spája rotačný motor s nápravou. Krolik hovorí: „Ak sa zrodí čierna diera, ktorá sa točí veľmi rýchlo, jej„ pohonná jednotka “môže byť taká silná, že jej zachytenie ďalšej hmoty spôsobí spomalenie jej rotácie. Zhromaždenie hmoty by potom pôsobilo ako „guvernér“ a vynútilo by sa obmedzenie kozmického rýchlosti na rotácii čiernych dier. “
Podľa Krolíka tento „guvernér“ môže mať výrazné dôsledky pre mnohé z najvýraznejších vlastností čiernych dier. Napríklad sa všeobecne predpokladá, že sila lúča čiernej diery súvisí s jej otáčaním, takže „limit rýchlosti otáčania“ môže určovať charakteristickú silu prúdov, uviedol Krolik.
Tento výskum, financovaný Národnou vedeckou nadáciou, je publikovaný v sérii štyroch článkov 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. Apríl 2005 ApJ v tlači.)) Simulácie boli vykonané v NSF podporovanom San Diego Supercomputer Center. Súčasťou výskumného tímu bol aj Shigenobu Hirose, tiež Johns Hopkins.
Pôvodný zdroj: JHU News Release
