Superekonfiguratory odkryły tajemnicę: jak czarne dziury tworzą jaskrawe kolory.

Jak informuje ТСН: Astrofizycy byli w stanie zmodelować proces, w którym czarne dziury naturalnie tworzą jaskrawe kolorowe obrazy, które można obserwować z odległości miliardów lat świetlnych. To stało się możliwe dzięki użyciu dwóch najpotężniejszych superkomputerów na świecie.

Badacze z Fundacji Simonsa w Nowym Jorku odtworzyli procesy akrecji (pochłanianie materii) wokół tzw. „gwiezdnych” czarnych dziur, które wcześniej było trudno obserwować.

Oszałamiający spektakl wokół „kosmicznych potworów”

W centrum obrazów czarne dziury wyglądają jak ciemna przestrzeń, ponieważ nawet światło nie może pokonać ich grawitacji. Jednak wokół tych obiektów formują się jaskrawe wzory fioletowego, różowego i pomarańczowego. To dysk akrecyjny — gorący materiał (gaz, pył, plazma), który się kręci i opada do czarnej dziury, emitując energię.

„Kolor odzwierciedla gęstość gazu. Im jaśniejszy kolor, tym gęstszy gaz wokół czarnej dziury,” wyjaśnił autor badań Ličzhun Zhang.

Tak jasne świecenie pozwala astronomom wykrywać czarne dziury w odległych galaktykach.

Unikalna symulacja na maszynach exaflopowych

W przeciwieństwie do „supermasywnych” czarnych dziur, które są setki milionów razy masywniejsze od Słońca, mniejsze „gwiezdne” czarne dziury wcześniej można było obserwować tylko jako punktowe źródła światła. Aby dokładnie zmodelować, jak materiał zachowuje się wokół nich, zespół skorzystał z dwóch najpotężniejszych superkomputerów: Frontier (Oak Ridge) i Aurora (Argonne).

Te komputery, znane jako „exaflopowe”, są w stanie wykonać kwintylion (milard miliardów) operacji na sekundę. Materiał wokół gwiezdnej czarnej dziury tworzy „bardzo turbulentne” dyski, w których dominuje radiacja, co powoduje chaotyczne wiatry i nawet potężne strumienie. Pomimo tej chaotyczności, dysk akrecyjny pozostaje „nadzwyczaj stabilny” dzięki magnetycznie dominowanej powłoce.

Wyniki opublikowane w The Astrophysical Journal po raz pierwszy dokładnie obliczyły procesy fizyczne akrecji dla gwiezdnych czarnych dziur. Poprzednie symulacje były uproszczone i nie odzwierciedlały rzeczywistego zachowania promieniowania. Badacze planują wykorzystać tę nową metodę do badania wszystkich typów czarnych dziur, w tym supermasywnej Strzelca A* w centrum naszej galaktyki.

Warto zauważyć, że upadek w masywną czarną dziurę jest śmiertelny, jednak większości ludzi to nie grozi. Jednak naukowcy ostrzegają, że w Układzie Słonecznym mogą ukrywać się pierwotne czarne dziury wielkości atomu, które mogą zabić człowieka. Fizyk Robert Scherrer wyjaśnił, jak to mikroskopijne zjawisko może rozdzielić komórki mózgowe i prowadzić do śmierci od fali uderzeniowej.

Przy okazji, zgodnie z klasyczną fizyką, upadek w czarną dziurę oznacza nieuchronną śmierć: siły grawitacyjne rozciągną cię jak spaghetti, dopóki nie zostaniesz zniszczony w singularity, gdzie przestrzeń i czas ulegają zniszczeniu.

Ta nowa symulacja otwiera nowe horyzonty w badaniu czarnych dziur. Pomoże astronomom lepiej zrozumieć, jak te tajemnicze obiekty oddziałują z otoczeniem. Ponieważ czarne dziury pozostają jednym z największych pytań współczesnej astrofizyki, to doświadczenie stanie się fundamentem dla przyszłych badań w tej fascynującej dziedzinie.