Πιστωτική εικόνα: JHU
Για περισσότερα από 30 χρόνια, οι αστροφυσικοί πίστευαν ότι οι μαύρες τρύπες μπορούν να καταπιούν την κοντινή ύλη και ως εκ τούτου να απελευθερώνουν τεράστια ποσότητα ενέργειας. Μέχρι πρόσφατα, ωστόσο, οι μηχανισμοί που φέρνουν την ύλη κοντά στις μαύρες τρύπες ήταν ελάχιστα κατανοητοί, αφήνοντας τους ερευνητές προβληματισμένοι σχετικά με πολλές από τις λεπτομέρειες της διαδικασίας.
Τώρα, ωστόσο, οι προσομοιώσεις υπολογιστών μαύρων τρυπών που αναπτύχθηκαν από ερευνητές, συμπεριλαμβανομένων δύο στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins, απαντούν σε ορισμένες από αυτές τις ερωτήσεις και προκαλούν πολλές κοινές υποθέσεις σχετικά με τη φύση αυτού του αινιγματικού φαινομένου.
«Μόλις πρόσφατα έχουν μέλη της ερευνητικής ομάδας; John Hawley και Jean-Pierre De Villiers, και οι δύο από το Πανεπιστήμιο της Βιρτζίνια; δημιούργησε ένα πρόγραμμα υπολογιστή αρκετά ισχυρό για να παρακολουθεί όλα τα στοιχεία της αύξησης σε μαύρες τρύπες, από αναταράξεις και μαγνητικά πεδία έως σχετικιστική βαρύτητα », δήλωσε ο Julian Krolik, καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας του Henry A. Rowland στο Johns Hopkins, και συνεργάτες - ηγέτης της ερευνητικής ομάδας. «Αυτά τα προγράμματα ανοίγουν ένα νέο παράθυρο σχετικά με την περίπλοκη ιστορία του πώς η ύλη πέφτει σε μαύρες τρύπες, αποκαλύπτοντας για πρώτη φορά πώς τα μπερδεμένα μαγνητικά πεδία και η βαρύτητα του Αϊνστάιν συνδυάζονται για να αποσπάσουν μια τελευταία έκρηξη ενέργειας από την ύλη καταδικασμένη έως την απεριόριστη φυλάκιση σε μαύρο τρύπα."
Κοντά στην εξωτερική άκρη της μαύρης τρύπας, όπου η νετονική περιγραφή της βαρύτητας καταρρέει, οι συνηθισμένες τροχιές δεν είναι πλέον δυνατές. Σε αυτό το σημείο ? ή έτσι έχει φανταστεί τις τελευταίες τρεις δεκαετίες; η ύλη βυθίζεται γρήγορα, ομαλά και ήσυχα στη μαύρη τρύπα. Στο τέλος, σύμφωνα με την επικρατούσα εικόνα, η μαύρη τρύπα; εκτός από την άσκηση βαρυτικής έλξης; είναι ένας παθητικός αποδέκτης μαζικών δωρεών.
Οι πρώτοι ρεαλιστικοί υπολογισμοί της ομάδας της ύλης που πέφτουν σε μαύρες τρύπες αντιφάσκουν έντονα με πολλές από αυτές τις προσδοκίες. Δείχνουν, για παράδειγμα, ότι η ζωή κοντά σε μια μαύρη τρύπα είναι τίποτα εκτός από ήρεμη και ήσυχη. Αντ 'αυτού, τα σχετικιστικά αποτελέσματα που αναγκάζουν την ύλη να βυθίσει προς τα μέσα μεγιστοποιούν τις τυχαίες κινήσεις μέσα στο ρευστό για να δημιουργήσουν βίαιες διαταραχές στην πυκνότητα, την ταχύτητα και την ισχύ του μαγνητικού πεδίου, τα κύματα της ύλης και το μαγνητικό πεδίο από και πίσω. Αυτή η βία μπορεί να έχει παρατηρήσιμες συνέπειες, σύμφωνα με τον επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας Hawley.
«Ακριβώς όπως κάθε υγρό που έχει αναδευτεί σε στροβιλισμούς, θερμαίνεται αμέσως η ύλη έξω από την άκρη της μαύρης τρύπας. Αυτή η επιπλέον θερμότητα κάνει επιπλέον φως που μπορούν να δουν οι αστρονόμοι στη Γη », δήλωσε ο Hawley. «Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά των μαύρων οπών είναι ότι η απόδοση φωτός τους ποικίλλει.
Αν και αυτό είναι γνωστό για περισσότερα από 30 χρόνια, δεν ήταν δυνατό να μελετηθεί η προέλευση αυτών των παραλλαγών μέχρι τώρα. Οι βίαιες διαφορές στη θέρμανση; Τώρα φαίνεται να είναι ένα φυσικό υποπροϊόν μαγνητικών δυνάμεων κοντά στη μαύρη τρύπα; προσφέρουν μια φυσική εξήγηση για τη διαρκώς μεταβαλλόμενη φωτεινότητα των μαύρων οπών. "
Μία από τις πιο εντυπωσιακές ιδιότητες μιας μαύρης τρύπας είναι η ικανότητά της να αποβάλλει πίδακες κοντά στην ταχύτητα του φωτός. Ενώ αναμένονται από καιρό ότι τα μαγνητικά πεδία είναι ζωτικής σημασίας για αυτήν τη διαδικασία, οι τελευταίες προσομοιώσεις δείχνουν για πρώτη φορά πώς ένα πεδίο μπορεί να αποβληθεί από το αέριο συγκέντρωσης για να δημιουργήσει ένα τέτοιο τζετ.
Ίσως το πιο εκπληκτικό αποτέλεσμα των νέων προσομοιώσεων υπολογιστών της ομάδας είναι ότι τα μαγνητικά πεδία που έφεραν κοντά σε μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα συνδέουν επίσης την περιστροφή της τρύπας σε τροχιά πιο μακριά, με τον ίδιο τρόπο που η μετάδοση ενός αυτοκινήτου συνδέει τον περιστρεφόμενο κινητήρα του με τον άξονα. Λέει ο Krolik, «Εάν γεννηθεί μια μαύρη τρύπα που περιστρέφεται εξαιρετικά γρήγορα, το« τρένο κίνησης »μπορεί να είναι τόσο ισχυρό που η σύλληψη πρόσθετης μάζας προκαλεί την επιβράδυνση της περιστροφής του. Η αύξηση της μάζας θα λειτουργούσε τότε ως «κυβερνήτης», επιβάλλοντας ένα κοσμικό όριο ταχύτητας στις περιστροφές των μαύρων οπών. »
Σύμφωνα με τον Krolik, αυτός ο «κυβερνήτης» μπορεί να έχει ισχυρές επιπτώσεις σε πολλές από τις πιο εντυπωσιακές ιδιότητες των μαύρων οπών. Πιστεύεται ευρέως, για παράδειγμα, ότι η αντοχή του πίδακα μιας μαύρης τρύπας σχετίζεται με την περιστροφή του, οπότε ένα «όριο ταχύτητας περιστροφής» μπορεί να καθορίσει μια χαρακτηριστική ισχύ για τα αεροσκάφη, δήλωσε ο Krolik.
Χρηματοδοτούμενη από το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών, αυτή η έρευνα δημοσιεύεται σε μια σειρά τεσσάρων εργασιών στο The Astrophysical Journal. ((De Villiers et al 2003, ApJ 599, 1238; Hirose et al. 2004, ApJ 606, 1083; De Villiers et al. ApJ 620, 879; Krolik et al. Απρίλιος 2005 ApJ in press.)) Οι προσομοιώσεις πραγματοποιήθηκαν στο Κέντρο υπερυπολογιστών του Σαν Ντιέγκο που υποστηρίζεται από την NSF. Η ερευνητική ομάδα περιλάμβανε επίσης τον Shigenobu Hirose, επίσης τον Johns Hopkins.
Πρωτότυπη πηγή: Δελτίο ειδήσεων JHU
