Nova studija pruža ključne uvide u haotične procese koji su decenijama a zbunjivali astronome, piše Science Alert.
Područja na rubu crnih rupa smatraju se izuzetno nestabilnim, sklona iznenadnim bljeskovima, mlazovima i izbojima materije. Predviđanje tih događaja dosad je bio velik izazov zbog složene matematike i ekstremne fizike koja vlada u tim uslovima. Stariji modeli morali su se oslanjati na značajna pojednostavljenja kako bi proračuni uopšte bili mogući.
Prvi model bez pojednostavljenja
Nova studija, koju su proveli istraživači s američkog instituta Flatiron, sada nudi najdetaljniji prikaz načina na koji crne rupe zvjezdane mase gutaju i izbacuju materiju. Koristeći dva moćna superkompjutera, tim je uspio povezati posmatranja tokova materije s mjerenjima rotacije crne rupe i njenog magnetskog polja, stvarajući model koji se temelji na daleko složenijim podacima.
"Ovo je prvi put da smo uspjeli vidjeti što se događa kada su najvažniji fizički procesi u akreciji crne rupe tačno uključeni. Ovi su sistemi izuzetno nelinearni - svaka previše pojednostavljena pretpostavka može potpuno promijeniti ishod", rekao je astrofizičar Lizhong Zhang s instituta Flatiron.
Što simulacije otkrivaju
Simulacije su pokazale da disk gasa oko crne rupe koja se brzo okreće i guta materiju postaje gušći prema sredini, dok snažan mlaz gasa, vođen magnetskim poljima, izbija prema van. Ovi se rezultati podudaraju s posmatranjima različitih vrsta sistema crnih rupa.
Istraživači su pokazali da crne rupe, privlačeći dovoljno materijala, stvaraju guste akrecijske diskove koji apsorbuju velike količine zračenja. Energija se umjesto toga oslobađa kroz snažne vjetrove i gasove.
Njihove simulacije takođe su otkrile kako se formira uski lijevak koji usisava materijal nevjerovatnim brzinama i stvara snop zračenja vidljiv samo pod određenim uglovima. Tim je utvrdio i da konfiguracija okolnog magnetskog polja igra ključnu ulogu u ponašanju crne rupe, pomažući usmjeriti protok gasa prema horizontu događaja i natrag prema van.
Tehnologija iza otkrića
Simulacija uključuje Ajnštajnovu opštu teoriju relativnosti, koja opisuje kako mase iskrivljuju prostor i vrijeme, te detaljne modele koji pokrivaju zakone fizike koji upravljaju plazmom, magnetskim poljima i interakcijom svjetlosti s materijom.
"Naš je jedini algoritam koji trenutno postoji i koji pruža rješenje tretirajući zračenje onakvim kakvo ono zaista jest u opštoj teoriji relativnosti. Naše metode točno bilježe širenje fotona u zakrivljenom prostor-vremenu, a kada su spojene s fluidom, konvergiraju poznatim rješenjima za linearne valove i udare”, pišu istraživači u studiji.
Pogled u budućnost
Naučnici sada žele provjeriti mogu li se njihove simulacije primijeniti i na druge vrste crnih rupa, uključujući supermasivnu crnu rupu Strijelac A* u središtu naše Mliječnog puta. Takođe vjeruju da bi njihovi modeli mogli pomoći u rješavanju misterija nedavno otkrivenih 'malih crvenih tačkica', svemirskih objekata koji emituju manje rentgenskog zračenja nego što se očekivalo.
"Iako naši modeli koriste neprozirnosti prikladne za crne rupe zvjezdane mase, vjerovatno je da će se mnoge opšte karakteristike naših rezultata primijeniti i na akreciju na supermasivne crne rupe", zaključuju istraživači. Istraživanje je objavljeno u časopisu The Astrophysical Journal.
