Суперкомпьютеры раскрыли тайну: как черные дыры создают яркие цвета.

Как сообщает ТСН: Астрофизики смогли смоделировать процесс, при котором черные дыры естественным образом создают яркие цветные изображения, которые можно наблюдать на расстоянии миллиардов световых лет. Это стало возможным благодаря использованию двух самых мощных суперкомпьютеров в мире.

Исследователи из Фонда Симмонса в Нью-Йорке воссоздали аккреционные процессы (поглощение материи) вокруг так называемых «звездных» черных дыр, которые ранее было трудно наблюдать.

Слепящее шоу вокруг «космических монстров»

В центре изображений черные дыры выглядят как темное пространство, так как даже свет не может преодолеть их гравитацию. Однако вокруг этих объектов формируются яркие узоры фиолетового, розового и оранжевого цвета. Это аккреционный диск — горячий материал (газ, пыль, плазма), который закручивается и падает в черную дыру, испуская энергию.

«Цвет отражает плотность газа. Чем ярче цвет, тем плотнее газ вокруг черной дыры», — объяснил автор исследования Личжун Чжан.

Такое яркое свечение позволяет астрономам выявлять черные дыры в удаленных галактиках.

Уникальная симуляция на экзафлопсных машинах

В отличие от «гамма-черных» дыр, которые в сотни миллионов раз массивнее Солнца, меньшие «звездные» черные дыры ранее можно было наблюдать лишь как точечные источники света. Чтобы точно смоделировать, как материал ведет себя вокруг них, команда воспользовалась двумя самыми мощными суперкомпьютерами: Frontier (Оук-Ридж) и Aurora (Аргонн).

Эти компьютеры, известные как «экзафлопсные», способны выполнять квинтильон (миллиард миллиардов) операций в секунду. Материя вокруг звездной черной дыры формирует «очень турбулентные» диски, где доминирует радиация, что вызывает хаотические ветры и даже мощные струи. Несмотря на эту хаотичность, аккреционный диск остается «чрезвычайно стабильным» благодаря магнитно-управляемой оболочке.

Результаты, опубликованные в The Astrophysical Journal, впервые точно рассчитали физические процессы акреции для звездных черных дыр. Предыдущие симуляции были упрощенными и не отражали реального поведения излучения. Исследователи планируют использовать этот новый метод для изучения всех типов черных дыр, включая сверхмассивную Стрелец A* в центре нашей галактики.

Стоит отметить, что падение в массивную черную дыру смертельно, однако большинству людей это не угрожает. Однако ученые предупреждают, что в Солнечной системе могут скрываться первичные черные дыры размером с атом, которые способны убить человека. Физик Роберт Шеррер объяснил, как это микроскопическое явление может разорвать клетки мозга и привести к смерти от ударной волны.

Кстати, согласно классической физике, падение в черную дыру означает неминуемую гибель: гравитационные силы растянут вас, как спагетти, пока вы не будете уничтожены в сингулярности, где разрушится пространство и время.

Эта новая симуляция открывает новые горизонты в изучении черных дыр. Она поможет астрономам лучше понимать, как эти загадочные объекты взаимодействуют с окружающей средой. Поскольку черные дыры остаются одним из самых больших вопросов современной астрофизики, этот опыт станет фундаментом для дальнейших исследований в этой увлекательной области.