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

Почему шерсть мериноса так ценится? Греет, не колется и не пахнет — научный взгляд на природные технологии

Несмотря на появление высокотехнологичных синтетических материалов, натуральная шерсть мериноса остается одним из самых востребованных видов сырья в производстве функциональной одежды. Ее...

Могла ли Земля случайно занести жизнь на спутник Юпитера? Как миллионы наших бактерий ежесекундно падают на Европу

Поиски внеземной жизни сосредоточены на ледяных спутниках планет-гигантов. Европа, один из крупнейших спутников Юпитера, обладает глобальным океаном жидкой воды, который расположен под...

Поджарит с корочкой: обзор аэрогриля Dreame Tasti PT60 с двумя чашами в комплекте

Люблю готовить с аппетитной корочкой, но не люблю тратить на это время. В этом меня выручает аэрогриль Tasti PT60 от Dreame. Его особенность — сразу две стеклянные чаши в комплекте и...

FiiO JadeAudio Level 1 — компактно, функционально и мощно — обзор 600-ваттного усилителя для акустики

Насколько я знаю, до Level 1 у компании FiiO еще не было усилителей для акустики. У них есть несколько серьезных настольных усилителей для наушников и активная акустика, а вот усилителей для...

Как мальтийцы полвека получают прибыль от декораций к провальному фильму

Далеко не каждый фильм становится культовым. Как показывает практика, часто деньги вливаются в ленту, которой не суждено даже окупиться. И на позорном кассовом провале такие фильмы заканчиваются,...

Можно ли снести дом на своем участке и построить новый

Многие владельцы домов сталкиваются с ситуацией, когда старое жилье приходит в негодность или перестает соответствовать потребностям семьи. Но можно ли полностью снести существующий дом на...