Суперкомпьютер показал то, чего ученые еще не видели

Практически с самого начала своего существования суперкомпьютеры использовались исследователями НАСА и другими учеными, работающими с широко понимаемым космосом. Эти мощные устройства могут выполнять сложные вычисления за короткое время, но они также хорошо подходят для создания симуляций. Одно из них позволило более детально изучить происхождение световых вспышек в черных дырах.

Группа американских ученых из Принстонского университета (Нью-Джерси) решила подойти к этой теме немного с другой стороны, решив создать симуляцию сил, преобладающих в черной дыре, чтобы изучить, как они влияют на более мелкие и более крупные частицы в так называемой черной дыре.

Это — попросту говоря — предел, за которым объект не сможет вырваться из черной дыры, т.е. преодолеть силы гравитации и электромагнитное поле. Это относится и к легким частицам, т.е. фотонам, движущимся в вакууме со скоростью почти 300 000 м/с (1,08 млн км/ч). Но почему-то время от времени можно наблюдать отдельные вспышки света, исходящие от этих черных, чрезвычайно мощных сущностей.

Барт Рипперда, один из членов команды американского университета, использовал три отдельных кластера суперкомпьютеров (группу блоков, работающих вместе) с другими исследователями, чтобы получить чрезвычайно подробную картину происходящего за горизонтом событий. Это место, где, проще говоря, находятся частицы (например, свет), которые ранее находились в черной дыре, но в итоге сумели преодолеть силу гравитации и электромагнитное поле этой сущности.

В отчете, опубликованном в The Astrophysical Journal Letters (работа уже была рассмотрена), показано, что силовые линии магнитного поля играют ключевую роль в процессе создания вспышки света. Моделированные изображения с разрешением в тысячу раз большим, чем в других таких искусственных средах черных дыр, показывают, что некоторые из этих линий распадаются, а затем формируют новые, что высвобождает большое количество энергии (так называемое магнитное пересоединение).

Это, в свою очередь, передается фотонам, тем самым «заряжая» эти световые частицы. Итак, мы уже знаем, как в черных дырах образуется свет, но как эти энергетические элементы попадают за горизонт событий? Ответ снова в силовых линиях магнитного поля. Благодаря последовательным этапам моделирования удалось определить, как формируются эти линии, что дало ученым некоторое объяснение.

Во-первых, объекты различных размеров, входящие в состав аккреционного диска («вращающаяся структура, образованная пылью и газом, падающими на сильный источник гравитации», такой как черная дыра), движутся к «полюсам» рассматриваемой сущности. В результате этих действий происходит уже упомянутое магнитное пересоединение, приводящее к образованию новых линий магнитного поля. Это, в свою очередь, вызывает осаждение сильно заряженной материи (например, фотонов), которые могут быть либо притянуты черной дырой, либо выброшены за горизонт событий.

В последнем случае это вспышка, которую время от времени наблюдают астрономы. В настоящее время Барт Рипперда и остальная часть команды сосредоточены на уточнении моделирования для изучения других неопределенностей, связанных с силами и взаимодействиями, которые могут существовать в черных дырах.

По материалам: hi-tech.news