Billedkredit: JHU
I mere end 30 år har astrofysikere troet, at sorte huller kan sluge stof i nærheden og frigive en enorm mængde energi som et resultat. Indtil for nylig er mekanismerne, der bringer sagen tæt på sorte huller, imidlertid dårligt forstået, hvilket efterlader forskere forundret over mange af detaljerne i processen.
Nu imødekommer imidlertid computersimuleringer af sorte huller, der er udviklet af forskere, herunder to på The Johns Hopkins University, nogle af disse spørgsmål og udfordrer mange almindelige antagelser om arten af dette gådefulde fænomen.
”Kun for nylig har medlemmer af forskerteamet? John Hawley og Jean-Pierre De Villiers, begge fra University of Virginia? skabte et computerprogram, der er kraftigt nok til at spore alle elementer af accretion på sorte huller, fra turbulens og magnetiske felter til relativistisk tyngdekraft, ”sagde Julian Krolik, professor i Henry A. Rowland Institut for Fysik og Astronomi ved Johns Hopkins, og co -leder af forskerteamet. ”Disse programmer åbner et nyt vindue på den komplicerede historie om, hvordan materie falder ned i sorte huller, og afslører for første gang, hvordan sammenfiltrede magnetfelter og Einsteinian tyngdekraft kombineres for at skubbe en sidste burst af energi fra materie dømt til uendelig fængsel i en sort hul."
Tæt på det sorte huls ydre kant, hvor den Newtonske tyngdeklaration bryder sammen, er almindelige baner ikke længere mulige. På det tidspunkt ? eller så er det blevet forestillet sig i de sidste tre årtier? materie kaster sig hurtigt, glat og roligt ned i det sorte hul. I sidste ende, i henhold til det nuværende billede, det sorte hul? undtagen for at udøve sit tyngdekrafttræk? er en passiv modtager af massedonationer.
Holdets første realistiske beregninger af stof, der falder ned i sorte huller, har i modstrid med mange af disse forventninger. De viser for eksempel, at livet i nærheden af et sort hul er alt andet end roligt og roligt. I stedet forstørrer de relativistiske effekter, der tvinger materie til at kaste sig indad, tilfældige bevægelser i væsken for at skabe voldelige forstyrrelser i densitet, hastighed og magnetfeltstyrke, der fører materialebølger og magnetfelt frem og tilbage. Denne vold kan have observerbare konsekvenser, ifølge co-leder for forskerteam Hawley.
”Ligesom enhver væske, der er omrørt til turbulens, opvarmes stof umiddelbart uden for kanten af det sorte hul. Denne ekstra varme giver ekstra lys, som astronomer på Jorden kan se, ”sagde Hawley. ”Et af kendetegnene for sorte huller er, at deres lyseffekt varierer.
Selvom dette har været kendt i mere end 30 år, har det ikke været muligt at undersøge oprindelsen af disse variationer indtil nu. De voldsomme variationer i opvarmning? nu set som et naturligt biprodukt af magnetiske kræfter nær det sorte hul? tilbyde en naturlig forklaring på sorte hullers stadigt skiftende lysstyrke. ”
En af de mest markante egenskaber ved et sort hul er dets evne til at udvise jetfly tæt på lysets hastighed. Selvom det længe har været forventet, at magnetfelter er afgørende for denne proces, viser de seneste simuleringer for første gang, hvordan et felt kan udvises fra den tiltrædende gas for at skabe en sådan jet.
Det mest overraskende resultat af holdets nye computersimuleringer er måske, at magnetfelterne, der bringes i nærheden af et roterende sort hul, også parrer hullets omdrejningspunkt, så de drejer sig om kredsløb længere ud, på samme måde som en bils transmission forbinder sin roterende motor med akslen. Siger Krolik, "Hvis et sort hul fødes, der spinder ekstremt hurtigt, kan dets" drivtog "være så kraftigt, at dens indfangning af yderligere masse får dens rotation til at falde. Massetiltrædelse ville derefter fungere som en 'guvernør' og håndhæve en kosmisk hastighedsgrænse på sorte hulspins. «
Ifølge Krolik kan denne "guvernør" have store konsekvenser for mange af de mest slående egenskaber ved sorte huller. Man mener for eksempel, at styrken af et sorte huls jet er relateret til dets drejning, så en "spin-hastighedsgrænse" kan bestemme en karakteristisk styrke for jetflyene, sagde Krolik.
Denne forskning er finansieret af National Science Foundation og offentliggøres i en serie på fire artikler i 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. April 2005 ApJ i pressen.)) Simuleringerne blev udført på NSF-understøttet San Diego Supercomputer Center. Forskerteamet omfattede også Shigenobu Hirose, også af Johns Hopkins.
Original kilde: JHU News Release
