A fekete lyukak legpontosabb modelljei lehetővé tették számunkra, hogy közel fél évszázadot tudtunk megoldani

Már körülbelül két hónappal ezelőttA tudósok feltárták a világnak egy fekete lyuk első igazi fényképét, de a csillagászok több mint egy évszázada tanulmányozzák ezeket a titokzatos tárgyakat. Modern kutatási módszer: kifinomult számítógépes modellezés, amely lehetővé teszi a fekete lyukak példátlan részletességgel történő megjelenítését, amelyet az emberiség számára elérhető teleszkópok egyike sem mutathat ki. A közelmúltban egy nemzetközi kutatócsoport létrehozta a fekete lyuk legmodernebb számítógépes modelljeit, és ezek segítségével közel fél évszázados rejtélyt bizonyítottak, ami a felhalmozási lemezek jellegéhez kapcsolódik - ami végül egy fekete lyukba esik.

Szimulációs eredményekAmszterdam, Oxford és Északnyugati Egyetem egyetemeinek asztrofizikusai azt mutatják, hogy az akkreditációs lemez belső területe a fekete lyuk egyenlítő síkjában található, az Északnyugati Egyetem (USA) honlapján közzétett sajtóközlemény szerint.

A fekete lyukak fél évszázados rejtélye

A felfedezésük megoldja az eredetileg leírt rejtélytfizikus és Nobel-díjas John Bardin és az asztrofizikus Jacob Petterson 1975-ben. Abban az időben a tudósok azt mondták, hogy a fekete lyuk örvény részének kényszerítenie kell a dőlésszög-beállító lemez belső területét a fekete lyuk egyenlítő síkjában.

Ez a felfedezés eredetileg a rejtélyt fedi felleírta a fizikus és a Nobel-díjas John Bardin és az asztrofizikus Jacob Petterson 1975-ben. Ekkor Bardin és Petterson kijelentette, hogy a fekete lyuk örvényrészének kényszerítenie kell a lejtős akciós lemez belső területét a fekete lyuk egyenlítő síkjában.

Évtizedek óta keresett bizonyítékot a hatásrólBardeen-Peterson nemzetközi kutatócsoportja új modellezése lehetővé tette annak megállapítását, hogy bár a felhalmozódó lemez külső területe ferde, belső területe alkalmazkodik a fekete lyuk egyenlítő síkjához. A tudósok csoportja ezt a süllyesztési lemez vastagságának soha nem látott mértékű csökkentésével és a lemez felhalmozódásáért felelős mágneses turbulenciával csökkentette. Korábban a kérdéssel foglalkozó modellek lényegesen egyszerűbbek voltak, és egyszerűen figyelembe vették a turbulencia közelítő hatásait.

„Ez egy áttörő felfedezés a Bardeen-Peterson hatásrólmegoldja az asztrofizikusokat több mint négy évtizedig kísért problémát ”- nyilatkozta Alexander Chekovsky az északnyugati egyetemen, a tanulmány egyik szerzője.

"Ezek a részletek a fekete közelében vannaka lyukak jelentéktelennek tűnhetnek, de mély hatást gyakorolnak arra, hogy mi történik a galaxisban. Ezek a hatások szabályozzák, hogy a fekete lyuk milyen gyorsan forog, és ezért milyen hatással lesz az egész galaxisra.

"Ezek a szimulációk nemcsak a 40 éveseket oldják megegy rejtély, de az általános véleményvel ellentétben bizonyítja, hogy lehetséges a legvilágosabb felvételi lemezek szimulálása, figyelembe véve az általános relativitáselméletet. Így előkészítettük az utat a következő generációs szimulációkhoz, amelyek lehetővé teszik számunkra, hogy még fontosabb problémákat oldhassunk meg a fényes felvételi lemezekkel, ”hozzáteszi Matthew Liska tanulmány szerzője az Amszterdami Egyetemen.

Miért van szükségünk fekete lyuk modellekre?

A fekete lyukak szinte minden ismerete alapultanulmányozzák a felhalmozási lemezeiket. E fényes gázgyűrűk, por és más, a fekete lyukak körül keringő halott csillagok maradványai nélkül a csillagászok nem fogják látni a fekete lyukakat, hogy tanulmányozzák őket. Ezen túlmenően az akkreditációs lemezek szabályozzák a fekete lyukak növekedését és forgási sebességét, így természetük megértése elengedhetetlen a fekete lyukak fejlődésének és működésének megértéséhez.

Bardeen és Peterson napjaitól a mai napiga szimuláció túl egyszerű volt a lemez belső részének igazolásához. A számítástechnikában a csillagászok két korlátozással találkoztak. Először is kiderült, hogy a felhalmozódó lemezek olyan közel kerülnek egy lyukhoz, hogy ívelt téridővel mozognak, ami nagy sebességgel esik egy fekete lyukba. Ezen túlmenően, a fekete lyuk forgóereje a tér elforgatását teszi lehetővé. Mindkét kulcsfontosságú hatás megfelelő megfontolása megköveteli Einstein általános relativitáselméletét, amely előrejelzi, hogy az objektumok hogyan befolyásolják az őket körülvevő téridő geometriáját.

Másodszor, a tudósok rendelkezésére álltA mágneses turbulenciák vagy zavarok felismeréséhez elegendő számítási teljesítmény áll rendelkezésre. Ezek a zavarok lehetővé teszik, hogy a lemezrészecskék egymáshoz ragadjanak és kör alakúak legyenek, végül lehetővé téve, hogy a lemezgáz fekete lyukba kerüljön.

- Képzeld el, hogy van ez a vékony lemez. Az Ön feladata, hogy elválasztja a turbulens áramlásokat a lemezen. Ez valóban kihívás ”- mondja Chekovsky.

E részek elválasztásának lehetősége nélkül az asztrofizikusok nem igazán modellezték a reális fekete lyukakat.

Fekete lyuk szimuláció

Számítógépes kód kifejlesztéseA fekete lyukak körüli ferde akkreditációs lemezek modellezéséhez Liska és Chekovsky használt grafikus (GPU) helyett a központi feldolgozóegységek (CPU-k) helyett. Rendkívül hatékony a számítógépes grafika és a képfeldolgozás létrehozásában, a grafikus processzorok felgyorsítják a képek létrehozását a képernyőn. A CPU-hoz képest sokkal hatékonyabbak azok a számítási algoritmusok, amelyek hatalmas mennyiségű adatot dolgoznak fel.

Chekovsky összehasonlítja az 1000 lovat tartalmazó GPU-t és egy 1000 lóerős motoros Ferrarival rendelkező CPU-t.

- Képzeld el, hogy új lakásba költöztél. Sokszor utaznia kell a lakásából a Ferrari-ba, mert nem illik sok poggyászhoz. De ha egy dobozot egy ezer ló mindegyikére tennénk, akkor mindent el tudtál szállítani egyszerre. Ez a GPU teljesítménye. Számos összetevője van, amelyek mindegyike egyénileg lassabb, mint a CPU, de sok van, ”magyarázza Chekovsky.

Emellett Liska hozzáteszi, hogy méréseitA számítási rács adaptív őrlésének módszerét használták, amely dinamikus rácsot használ, amely a szimuláció során változik és alkalmazkodik a mozgás áramlásához. Ez a módszer lehetővé teszi, hogy energiát és számítógépes erőforrásokat takarítson meg, csak a rács egyes blokkjaira összpontosítva, ahol valójában áramlások vannak.

A kutatók rámutatnak, hogy használjákA GPU-k gyorsították a szimulációt, és az adaptív rács használata növelte a szimuláció felbontását. Végül a tudósok képesek voltak nagyon vékony akrilációs lemezek létrehozására, amelyek magassága és sugara közötti aránya 0,03. Egy ilyen vékony lemez modellezése során a kutatók meg tudták látni a fekete lyuk közelében lévő felhalmozási lemez síkjának egyenletét.

„A legvékonyabb modellezett korongok magassága kb. 0,05 sugarú volt, és kiderült, hogy csak érdekes dolog történik csak 0,03-nál” - mondja Chekovsky.

A csillagászok megjegyzik, hogy az ilyen vékony lemezeknél a fekete lyukak még mindig erős részecskék és sugárzást bocsátanak ki.

</ p>

- Senki nem várta, hogy ilyen vékony lemezeket látjonképes fúvókákat dobni. Mindenki azt várta, hogy az ilyen folyamokat létrehozó mágneses mezők ezeket a vékony lemezeket széttépik, és még mindig ott vannak, és ennek köszönhetően megoldhatjuk az ilyen megfigyelési rejtvényeket ”- mondja Chekovsky.

A cikket megvitathatja a Telegram-csevegésünkben.