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

Fnirsi tdm-120: бюджетный автономный тепловизор

Разрешение матрицы 120 на 90 пикселей, честная частота 25 Герц и чувствительность <60mK позволяют заметить малейший перегрев элемента платы или утечку в теплом полу задолго до серьезной аварии....

Астрономы получили самые убедительные доказательства существования первых звезд Вселенной: они оказались сверхмассивными

Через 400 миллионов лет после Большого взрыва Вселенная состояла исключительно из водорода, гелия и следовых количеств лития. Более тяжелых элементов, которые астрономы собирательно называют...

Серфинг без капли воды: как оазис Уакачина стал курортом для тех, кто боится утонуть

Хочется ловить волну, но вот проблема: только оказавшись в водоёме глубже пары метров, вам даётся исключительно стиль топориком ко дну? В таком случае вам стоит узнать про самое необычное место для...

Астрономы доказали существование трех популяций сливающихся черных дыр: неразлучные пары, случайные встречи и «каннибалы»

Астрофизики получают информацию о слияниях черных дыр благодаря детекторам гравитационных волн. Когда два сверхплотных объекта сталкиваются, они вызывают возмущение пространства, которое...

Туер «Енисей»— один из последних в мире: почему он до сих пор работает на Казачинском пороге, хотя на всех остальных реках России и Европы такие суда давно исчезли

На реке Енисей есть участок, который веками оставался серьёзным препятствием для судоходства. Это Казачинский порог — природная «плотина» из скальных выступов и каменистых гряд,...

Наши предки вылуплялись из яиц: окаменелость возрастом 250 млн лет подтвердила спорную гипотезу палеонтологов

Эволюционная история млекопитающих неразрывно связана с процессом размножения. Долгое время биологи опирались на устоявшееся положение: древние предки современных млекопитающих, известные как...