Суперкомп’ютер змоделював реальні акрецію, вітри та струмені біля чорних дір.
Американські вчені вперше змоделювали процеси поблизу чорної діри без спрощених припущень. Симуляції показали, як чорні діри зоряної маси поглинають і викидають матерію з різною швидкістю. Результати узгоджуються зі спостереженнями та можуть змінити розуміння акреції чорних дір, пише ScienceAlert.
Дослідники з Інституту Флатірон у США створили найдетальніші на сьогодні комп’ютерні моделі процесів біля чорних дір зоряної маси. Йдеться про прикордонні зони, які вважаються нестабільними через спалахи, струмені та потужне випромінювання.
На відміну від попередніх робіт, нове моделювання не спиралося на математичні спрощення. Раніше вони були необхідні, щоб зробити розрахунки здійсненними, але водночас обмежували точність результатів.
Для симуляцій команда використала два потужні суперкомп’ютери. Вони поєднали спостереження акреційних потоків із вимірюваннями спіну та магнітних полів чорних дір, трохи більших за Сонце.
“Це перший випадок, коли ми змогли побачити, що відбувається, коли найважливіші фізичні процеси акреції чорних дір враховуються точно”, — заявив астрофізик Лічжун Чжан з Інституту Флатірон. Він наголошує, що навіть невелике спрощення може кардинально змінити результат.
Симуляції показали, що чорні діри формують товсті акреційні диски, які поглинають значну частину випромінювання. Надлишок енергії вивільняється у вигляді вітрів і вузьких струменів, помітних лише під певними кутами спостереження.
Дослідники також виявили ключову роль магнітних полів. Вони спрямовують потоки газу до горизонту подій і назад у вигляді струменів та вітрів.
“Наш алгоритм — єдиний на цей час, який пропонує рішення, розглядаючи випромінювання таким, яким воно є насправді в загальній теорії відносності”, — зазначає Чжан. Він додав, що модель поєднує загальну теорію відносності, фізику плазми, магнітні поля та взаємодію світла з матерією.
Автори роботи, опублікованої в журналі The Astrophysical Journal, планують перевірити, чи можна застосувати ці симуляції до надмасивних чорних дір, зокрема, до Стрільця A* у центрі Чумацького Шляху. Вони також припускають, що модель допоможе пояснити природу так званих “маленьких червоних цяток”, які випромінюють менше рентгенівського світла, ніж очікувалося.
Раніше науковці з Техасу виявили велетенську чорну діру в центрі сусідньої карликової галактики Segue 1. Комп’ютерне моделювання руху зірок показало, що світила в центрі галактики обертаються по швидких і вузьких траєкторіях, що свідчить про гравітаційний вплив чорної діри.