Kuvan luotto: JHU
Astrofysiikot ovat yli 30 vuoden ajan uskoneet, että mustat aukot voivat niellä lähellä olevaa ainetta ja vapauttaa siitä valtavan määrän energiaa. Viime aikoihin saakka mekanismit, jotka tuovat aineen lähelle mustia aukkoja, on kuitenkin ymmärretty huonosti, joten tutkijat ovat hämmentyneet monista prosessin yksityiskohdista.
Nyt tutkijoiden, mukaan lukien kaksi The Johns Hopkins University -tapahtumassa, kehittämiä mustien reikien tietokoneiden simulointeja vastataan kuitenkin joihinkin näihin kysymyksiin ja haastataan monia yleisesti käytettyjä oletuksia tämän arvoituksellisen ilmiön luonteesta.
”Vasta tutkimusryhmän jäsenillä on vasta äskettäin? John Hawley ja Jean-Pierre De Villiers, molemmat Virginian yliopistosta? loi tietokoneohjelman, joka on riittävän tehokas seuraamaan kaikkia akryytioelementtejä mustiin reikiin, turbulenssista ja magneettikentistä relativistiseen painovoimaan ”, kertoi Julian Krolik, professori Henry A. Rowlandin fysiikan ja tähtitieteen laitokselta Johns Hopkinsilta, ja yhteistyökumppani. - tutkimusryhmän johtaja. "Nämä ohjelmat avaavat uuden ikkunan monimutkaisesta tarinasta siitä, kuinka aine putoaa mustiin reikiin, ja paljastavat ensimmäistä kertaa kuinka sotkeutuneet magneettikentät ja Einsteinin painovoima yhdistävät viimeisen energian purskeen aineesta, joka on tuomittu loputtomiin vankeuteen mustalla reikä."
Lähellä mustan aukon ulkoreunaa, jossa Newtonin painovoimakuvaus hajoaa, tavalliset kiertoradat eivät ole enää mahdollisia. Siinä vaiheessa ? tai niin on kuviteltu viimeisten kolmen vuosikymmenen aikana? aine syöksyy nopeasti, sujuvasti ja hiljaisesti mustaan reikään. Lopulta vallitsevan kuvan mukaan musta aukko? paitsi painovoiman vetämisen avulla? on passiivinen joukkolahjoitusten vastaanottaja.
Ryhmän ensimmäiset realistiset laskelmat mustiin reikiin putoavasta aineesta ovat ristiriidassa monien näiden odotusten kanssa. Ne osoittavat esimerkiksi, että elämä mustan aukon lähellä on kaikkea muuta kuin rauhallinen ja hiljainen. Sen sijaan relativistiset vaikutukset, jotka pakottavat aineen syöksymään sisäänpäin, suurentavat nesteen satunnaisliikkeitä aiheuttaen voimakkaita häiriöitä tiheydessä, nopeudessa ja magneettikentän voimakkuudessa, aineen aaltojen ja magneettikentän ajo-edestakaisin. Tutkimusryhmän apulaisjohtaja Hawleyn mukaan tällä väkivallalla voi olla havaittavissa olevia seurauksia.
”Kuten kaikki nesteet, jotka on sekoitettu turbulenssiin, myös musta reiän reunan ulkopuolella oleva aine kuumennetaan. Tämä ylimääräinen lämpö antaa lisävaloa, jonka tähtitieteilijät maapallolla voivat nähdä ”, sanoi Hawley. ”Yksi mustien reikien tunnusmerkki on, että niiden valoteho vaihtelee.
Vaikka tämä on ollut tiedossa jo yli 30 vuotta, näiden muunnelmien alkuperää ei ole ollut mahdollista tutkia toistaiseksi. Lämmittämisen väkivaltaiset vaihtelut? Nyt pidetään luonnollisena magneettisten voimien sivutuotteena lähellä mustaa reikää? tarjoavat luonnollisen selityksen mustien reikien "jatkuvasti muuttuvalle kirkkaudelle".
Yksi mustan aukon silmiinpistävimmistä ominaisuuksista on sen kyky karkottaa suihkuja lähellä valon nopeutta. Vaikka magneettikenttien on jo kauan odotettu olevan tärkeitä tässä prosessissa, uusimmat simulaatiot osoittavat ensimmäistä kertaa, kuinka kenttä voidaan karkottaa akkreditoivasta kaasusta tällaisen suihkun luomiseksi.
Ehkäpä yllättävin tulos joukkueen uusista tietokonesimulaatioista on, että pyörivän mustan reiän läheisyyteen tuodut magneettikentät yhdistävät myös reiän kehän matkalla kiertävään materiaaliin samalla tavalla kuin auton voimansiirto yhdistää pyörivän moottorin akseliin. Krolik sanoo: ”Jos musta aukko syntyy pyörivään erittäin nopeasti, sen” voimansiirtojärjestelmä ”voi olla niin voimakas, että lisämassan sieppaaminen hidastaa pyörimistä. Massan lisääntyminen toimisi tällöin 'kuvernöörinä', asettamalla kosmisen nopeuden rajoitus mustien aukkojen pyörteille. '
Krolikin mukaan tällä ”kuvernöörillä” voi olla voimakkaita vaikutuksia monien mustien reikien silmiinpistävimpiin ominaisuuksiin. Esimerkiksi laajasti ajatellaan, että mustan aukon suihkun voimakkuus liittyy sen pyöritykseen, joten ”linkousnopeuden rajoitus” saattaa määrittää suihkukoneille ominaisen lujuuden, Krolik sanoi.
Kansallisen tiedesäätiön rahoittama, tämä tutkimus julkaistaan neljässä artikkelisarjassa The Astrophysical Journal -lehdessä. ((De Villiers et ai 2003, ApJ 599, 1238; Hirose et al. 2004, ApJ 606, 1083; De Villiers et al. ApJ 620, 879; Krolik et al. April 2005 ApJ in press.)) Simulaatiot suoritettiin NSF: n tukemassa San Diegon supertietokonekeskuksessa. Tutkimusryhmään kuului myös Shigenobu Hirose, myös Johns Hopkins.
Alkuperäinen lähde: JHU-lehdistötiedote
