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  Почему самый быстрый самолет в истории тек прямо на взлетной полосе: парадокс SR-71 Blackbird

Гениальная инженерия. Почему самолет SR-71 Blackbird был специально сделан «дырявым», как он дозаправлялся на грани сваливания и зачем пилоты возили с собой химию, которая загорается от воздуха.

Космическое рококо XXI века: обзор выставки Екатерины Беляевской

До конца недели FINEART GALLERY на территории Винзавода продолжает показывать «Вселенную рококо» Екатерины (Кати) Беляевской. Это серия фантазий художницы, объединенных центральным...

Обзор обновленной версии «охотничьего» бинокля Svbony SV202 8x32 ED

Обновление бинокля Svbony SV202 8x38 ED отличается зелёным просветлением и внешним видом. В остальном отличий нет. Стекла с низкой дисперсией (ED) так же присутствуют. В основной части обзора...

✦ ИИ  Парадокс Toyota: почему Япония игнорирует электрокары и массово покупает гибриды

Пока Китай штурмует мировой рынок электромобилей с долей продаж 49%, а Европа выделяет миллиарды на зарядную инфраструктуру, Япония упорно движется в противоположном направлении. В 2024 году...

Что такое курная изба и зачем наши предки топили по-чёрному

Слово «курная» сегодня звучит почти как ярлык. Кажется, что речь идёт о чём-то временном, неудобном и явно устаревшем. Но это ощущение возникает только если смотреть на курную избу с позиции...