Datorită primelor simulări efectuate pe un supercomputer, oamenii de știință au câștigat o nouă înțelegere a unuia dintre cele mai misterioase fenomene - comportamentul jeturilor relativiste provenite din găurile negre.
Simulările avansate arată că fluxurile de jeturi schimbă treptat direcția în cer, din cauza timpului-spațiu care este atras în rotația unei găuri negre. Acest comportament este în concordanță cu predicțiile lui Albert Einstein de gravitate extremă în apropierea găurilor negre rotative.
Înțelegerea procesului de rotație a găurilor negre și distorsionarea spațiului-timp în jurul lor este încă un puzzle nebulos. Dar supercomputerul ne aduce treptat mai aproape de răspuns.
Găurile negre care rotesc rapid nu numai că absorb materia, ci și eliberează energie sub formă de jeturi relativiste. Gazele și câmpurile magnetice care intră în gaura se rotesc pentru a forma linii de câmp magnetic înfășurat pe disc și gaze fierbinți. Gaura neagră absoarbe acest bulion astronomic, lăsând linii de câmp magnetic. Aceasta transformă o gaură neagră într-un tampon de lansare, din care energia sub formă de jeturi relativiste se sparge în spațiu.
Jeturile eliberate sunt mult mai ușor de studiat decât găurile negre. Acest studiu ne permite să înțelegem cât de rapid se schimbă direcția jetului, precum și să înțeleagă directivitatea și parametrii discului rotativ.
Modelele timpurii s-au concentrat pe discuri level. În realitate, ele sunt situate la un unghi (discul se rotește în jurul unei axe separate de gaura neagră). Studiul confirmă faptul că atunci când sunt înclinate, discurile schimbă direcția în raport cu gaura neagră.
Anterior, jeturile de procesare nu au putut fi găsite, deoarece crearea unui model 3D al zonei în jurul unei găuri negre care rotește rapid necesită o putere computațională extraordinară. De aceea a trebuit să scriu primul cod al simulării gaurii negre accelerate de procesoarele grafice. Ca rezultat, oamenii de stiinta au putut testa simulari pe unul dintre cele mai mari supercomputere din lume, Blue Waters.
Rezoluția înaltă a făcut posibil pentru prima dată să se verifice dacă mișcarea turbulentă la scară redusă a discului a fost fixată în modele. Surprinzător, mișcările au fost atât de puternice încât au forțat discul să se îngrădească și precesia sa oprit.
Comparație între simulările de rezoluție redusă (stânga) și de mare albastru (dreapta). Al doilea model arată că precesia și alinierea încetinesc datorită dilatării discului datorită turbulenței magnetice
Acumularea gaurii negre este un sistem incredibil de complex, asemanator cu un uragan. Dar procesul merge atât de departe încât nu putem lua în considerare acest lucru. Prin urmare, simulările permit o înțelegere mai clară a comportamentului găurilor negre.
Rezultatele simulării vor afecta cercetările ulterioare legate de găurile negre rotative. De asemenea, va contribui la înțelegerea undelor gravitationale create de impactul stelelor neutronice și al focurilor de artificii electromagnetice. Calculele vor afecta, de asemenea, interpretarea observării telescopului Horizon Event, care înregistrează umbra unei găuri negre supermassive în centrul galactic.
În plus, precesiunea jeturilor a fost capabilă să explice oscilațiile luminii intense care apare din cauza găurilor negre. Vorbim despre oscilații cvasi-periodice. Pentru prima dată au fost observate în 1985.
