Credit de imagine: JHU
De mai bine de 30 de ani, astrofizicienii au crezut că găurile negre pot înghiți materia din apropiere și pot elibera o cantitate extraordinară de energie ca urmare. Până de curând, însă, mecanismele care apropie materia de găurile negre au fost prost înțelese, lăsând cercetătorii nedumeriți despre multe dintre detaliile procesului.
Acum, însă, simulările computerizate ale găurilor negre dezvoltate de cercetători, inclusiv două de la Universitatea Johns Hopkins, răspund la unele dintre aceste întrebări și contestă multe presupuneri obișnuite despre natura acestui fenomen enigmatic.
„De curând au fost membri ai echipei de cercetare? John Hawley și Jean-Pierre De Villiers, ambii de la Universitatea din Virginia? a creat un program de calculator suficient de puternic pentru a urmări toate elementele de acumulare pe găurile negre, de la turbulențe și câmpuri magnetice până la gravitația relativistă ”, a declarat Julian Krolik, profesor la Henry A. Rowland, Departamentul de fizică și astronomie la Johns Hopkins și co - conducătorul echipei de cercetare. „Aceste programe deschid o nouă fereastră despre povestea complicată a modului în care materia cade în găurile negre, dezvăluind pentru prima dată cum câmpurile magnetice încurcate și gravitația einsteiniană se combină pentru a stoarce o ultimă explozie de energie din materie sortită închisorii infinite într-un negru. gaură."
Aproape de marginea exterioară a găurii negre, unde descrierea gravitației newtoniene, orbitele obișnuite nu mai sunt posibile. In acel moment ? sau așa a fost imaginat în ultimele trei decenii? materia se scufundă rapid, lin și liniștit în gaura neagră. În cele din urmă, conform imaginii predominante, gaura neagră? cu excepția exercitării atracției sale gravitaționale? este un destinatar pasiv al donațiilor în masă.
Primele calcule realiste ale echipei de materie care intră în găurile negre au contrazis puternic multe dintre aceste așteptări. Ei arată, de exemplu, că viața din apropierea unei găuri negre este altceva decât calmă și liniștită. În schimb, efectele relativiste care forțează materia să scufunde în interior măresc mișcări aleatorii în interiorul fluidului pentru a crea tulburări violente în densitate, viteză și forța câmpului magnetic, conducând undele de materie și câmpul magnetic încolo și înapoi. Această violență poate avea consecințe observabile, potrivit co-liderului echipei de cercetare Hawley.
„La fel ca orice fluid care a fost agitat în turbulență, materia aflată imediat în afara marginii găurii negre este încălzită. Această căldură suplimentară face lumină suplimentară pe care o pot vedea astronomii de pe Pământ ”, a spus Hawley. „Una dintre caracteristicile găurilor negre este că puterea lor de lumină variază.
Deși acest lucru este cunoscut de mai bine de 30 de ani, nu a fost posibil să se studieze originile acestor variații până acum. Variațiile violente ale încălzirii? Acum se vede că este un produs secundar natural al forțelor magnetice din apropierea găurii negre? oferă o explicație naturală pentru luminozitatea în continuă schimbare a găurilor negre. ”
Una dintre cele mai izbitoare proprietăți ale unei găuri negre este capacitatea sa de a expulsa jeturile aproape de viteza luminii. Deși s-a așteptat de mult timp că câmpurile magnetice sunt cruciale pentru acest proces, ultimele simulări arată pentru prima dată cum un câmp poate fi expulzat din gazul care se acumulează pentru a crea un astfel de jet.
Poate că cel mai surprinzător rezultat al noilor simulări ale echipei este faptul că câmpurile magnetice aduse lângă o gaură neagră rotativă cuplă și spinarea găurii pentru a orbita mai departe, în același mod în care transmisia unei mașini conectează motorul rotativ la ax. Krolik spune: „Dacă o gaură neagră se naște învârtindu-se extrem de rapid,„ trenul său de antrenare ”poate fi atât de puternic încât captarea ei de masă suplimentară face ca rotirea sa să încetinească. Acreția de masă ar acționa ca un „guvernator”, aplicând o limită de viteză cosmică la rotirile găurilor negre. ”
Potrivit lui Krolik, acel „guvernator” poate avea implicații puternice pentru multe dintre cele mai izbitoare proprietăți ale găurilor negre. Se crede, de exemplu, că rezistența jetului unei găuri negre este legată de rotirea sa, astfel încât o „limită a vitezei de rotire” ar putea determina o rezistență caracteristică pentru jeturi, a spus Krolik.
Finanțată de Fundația Națională de Știință, această cercetare este publicată într-o serie de patru lucrări în The Astrophysical Journal. ((De Villiers și colab. 2003, ApJ 599, 1238; Hirose și colab. 2004, ApJ 606, 1083; De Villiers și colab. ApJ 620, 879; Krolik și colab., Aprilie 2005, ApJ în presă.) la centrul de supercomputer San Diego, susținut de NSF. Echipa de cercetare a inclus, de asemenea, Shigenobu Hirose, de asemenea, a lui Johns Hopkins.
Sursa originală: Comunicat de presă JHU
