Астрофизики выяснили, что на самом деле происходит вблизи черных дыр с помощью компьютерной симуляции

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com
| Новость | Наука и космос

Международная команда астрофизиков из Института перспективных исследований и Центра вычислительной астрофизики Института Флатирон представила результаты наиболее детальную на сегодняшний день вычислительную модель процессов, происходящих в непосредственной близости от черных дыр. Масштабное исследование, опубликованное в The Astrophysical Journal, впервые объединило полную общую теорию относительности Эйнштейна с детальными расчетами радиационной гидродинамики без использования упрощающих алгоритмов.

Автор: 852278-MCS Источник: commons.wikimedia.org

Главным открытием научной работы стало разрешение давнего парадокса в астрофизике. Ученые выяснили, почему аккреционные диски — структуры из газа и пыли, вращающиеся вокруг черной дыры, — остаются стабильными, несмотря на экстремальные условия.

Ранее при моделировании аккреции (падения вещества на черную дыру) физикам приходилось идти на компромиссы. Существующие мощности позволяли либо точно рассчитывать гравитационные эффекты (искривление пространства-времени), либо детально моделировать взаимодействие мощного излучения с веществом. Попытки объединить эти факторы приводили к уравнениям, слишком сложным для численного решения даже на суперкомпьютерах. В результате предыдущие теоретические модели предсказывали, что диски вокруг ярких черных дыр должны быть хаотичными и нестабильными, что противоречило реальным астрономическим наблюдениям.

Команда астрофизиков под руководством Личжуна Чжана использовала новый вычислительный алгоритм для симуляции падения газа на черную дыру звездной массы. Расчеты показали неожиданную картину:

  1. Вопреки старым теориям, аккреционный поток формирует удивительно устойчивый, тонкий термический диск.
  2. Этот диск погружен в более разреженную, но магнитно-доминирующую оболочку, которая стабилизирует систему и предотвращает разрушение структуры под давлением излучения.
  3. Спектры излучения, полученные в ходе симуляции, практически идеально совпали с данными наблюдений за реальными рентгеновскими двойными системами и ультраяркими источниками.
На данном графическом материале продемонстрирована плотность газа в двумерной плоскости, отображающей область аккреции — зону, где вещество стремительно падает на черную дыру.
Автор: Zhang et al Источник: www.sciencedaily.com

Это исследование стало первым, в котором удалось отказаться от математических компромиссов и учесть полный спектр физических взаимодействий. Личжун Чжан пояснил, что процессы вблизи черных дыр обладают критической нелинейностью: в таких условиях любые, даже незначительные упрощения в расчетах вызывают каскадный эффект, приводящий к фундаментально ошибочным результатам моделирования.

По словам соавтора исследования Джеймса Стоуна, новая модель позволяет изучать эволюцию черных дыр в «реальном времени» (для объектов звездной массы процессы занимают секунды или часы), а также объясняет механизм возникновения мощных ветров и джетов, выбрасываемых из окрестностей горизонта событий.

Результаты работы подтверждают, что стандартная теория аккреционных дисков, предложенная в 1970-х годах (модель Шакуры — Сюняева), корректна в своих основах, но требует учета сложных магнитных взаимодействий для объяснения стабильности в экстремальных режимах светимости.

Источник: sciencedaily

Автор не входит в состав редакции iXBT.com (подробнее »)

1 комментарий

Alec_Goldman
Надо прикупить несколько этих черных дыр — симпатично выглядят:)

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

✦ ИИ  А что, если мозг появился первым? Биолог предложил принципиально новый взгляд на Кембрийский взрыв

В истории нашей планеты есть период, который привлекает наибольшее внимание биологов и палеонтологов. Это интервал между 550 и 520 миллионами лет назад, когда биосфера Земли изменилась навсегда....

✦ ИИ  Почему кукушки «подбрасывают» потомство и как приёмные родители не замечают подмену

Поведение кукушек часто воспринимается как «необычная жестокость природы»: самка откладывает яйца в чужие гнёзда и не участвует в воспитании потомства. Однако с точки зрения эволюционной биологии...

Хватит переводить колу и соду: почему «чудо-ямка» от муравьев в саду — это пустая трата времени

Вместо борьбы с муравьями, «чудо-рецепт» с колой лишь удобряет их среду обитания сахаром. Пока вы тратите время на ямки, вредители прокладывают новые маршруты к растениям, игнорируя бесполезную смесь.

Почему медведи острова Кадьяк почти вдвое крупнее обычных бурых медведей

В юго-западной части Аляски, в водах залива Аляска, находится Кадьякский архипелаг. Здесь природа создала один из самых впечатляющих заповедников дикой жизни на планете. Главный остров архипелага,...

Пик солнечных пятен ускоряет падение космического мусора. Что произойдет с орбитой, если Солнце снизит активность?

Проблема переполненности низких околоземных орбит перестала быть теоретической. На высотах от 600 до 800 километров сегодня находится огромное количество нефункционирующих спутников, отработанных...

Что такое чечевички, зачем они яблоку и не является ли их наличие признаком порчи плода

Что за крошечные точки-пятнышки на кожуре большинства сортов яблок? Почему они появляются и зачем нужны? Это дефект, следы обработки яблок «химией» или признак порчи плода?