Superkompiuterio modeliavimas paaiškina didžiulę reaktyvinės juodosios skylės galią – patvirtina Einšteino bendrosios reliatyvumo teoriją

Masyvi juodoji skylė su rentgeno spinduliu. Autoriai: NASA/CXC/M. Weiss

Tolesnis Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos patvirtinimas.

Mesjė 87 (M87) galaktika yra už 55 milijonų šviesmečių nuo Žemės Mergelės žvaigždyne. Tai milžiniška galaktika, turinti 12 000 rutulinių spiečių paukščių takasPalyginus, 200 rutulinių spiečių atrodo kuklūs. a Juodoji skylė Iš šešių su puse milijardo saulės masių, esančių M87 centre. Tai pirmoji juodoji skylė su vaizdu, kurią 2019 m. sukūrė tarptautinis tyrimų bendradarbiavimas Event Horizon Telescope.

Ši juodoji skylė (M87 *) paleidžia srovę plazma Arti šviesos greičio, vadinamosios reliatyvistinės plokštumos, 6000 šviesmečių skalėje. Didžiulė energija, reikalinga šiam srovei maitinti, tikriausiai kyla iš juodosios skylės gravitacinės jėgos, tačiau kaip tokia srovė atsiranda ir kas ją išlaiko stabiliu didžiuliu atstumu, dar nėra visiškai suprantama.

M87 reliatyvistinės reaktyvinės srovės teorinis modelis ir astronominiai stebėjimai

Reliatyvistinio reaktyvinio lėktuvo M87 paleidimo vietos teorinis modelis (teorija) ir astronominiai stebėjimai (stebėjimas) labai gerai dera. Kreditas: Alejandro Cruz Osorio

Juodoji skylė M87* pritraukia diske besisukančią medžiagą į mažesnes orbitas, kol juodoji skylė ją praryja. Reaktyvinis lėktuvas paleidžiamas iš M87 supančio akrecinio disko centro, o Goethe’s universiteto fizikai kartu su mokslininkais iš Europos, JAV ir Kinijos labai detaliai suprojektavo šią sritį.

Jie naudojo labai sudėtingus 3D superkompiuterių modeliavimus, kurių metu vienam modeliavimui buvo naudojamas stulbinantis 1 milijonas CPU valandų, ir vienu metu turėjo išspręsti Alberto Einšteino bendrosios reliatyvumo lygtis, Jameso Maxwello elektromagnetizmo lygtis ir Leonhardo Eulerio skysčių dinamikos lygtis.

M87 reliatyvistinės reaktyvinės juodosios skylės magnetinio lauko linijos

Išilgai magnetinio lauko linijų dalelės įsibėgėja taip efektyviai, kad M87 atveju sudaro iki 6000 šviesmečių skalės čiurkšles. Kreditas: Alejandro Cruz Osorio

Rezultatas buvo modelis, kuriame apskaičiuotos temperatūrų, medžiagos tankio ir magnetinių laukų vertės nepaprastai gerai sutapo su tuo, kas buvo padaryta iš astronominių stebėjimų. Tuo remdamiesi mokslininkai sugebėjo atsekti sudėtingą fotonų judėjimą vidinės plokštumos srities išlenktoje erdvėlaikyje ir paversti jį radijo vaizdais. Tada jie galėjo palyginti šiuos kompiuterinius vaizdus su stebėjimais, atliktais naudojant kelis radijo teleskopus ir palydovus per pastaruosius tris dešimtmečius.

READ  Kažkas nematomas drasko artimiausią Žemei žvaigždžių spiečių

Dr. Alejandro Cruz Osorio, pagrindinis tyrimo autorius, komentuoja: „Mūsų teorinis M87 elektromagnetinės emisijos ir srovės morfologijos modelis stebėtinai atitinka radijo, optinio ir infraraudonųjų spindulių spektro stebėjimus. Tai rodo, kad M87 supermasyvi juodoji skylė* yra tikriausiai labai skrieja orbitoje ir kad plazma yra stipriai įmagnetinta. plokštumoje, pagreitindama daleles iki tūkstančių šviesmečių diapazono.

Frankfurto Gėtės universiteto Teorinės fizikos instituto profesorius Luciano Rizzola pažymi: „Faktas, kad mūsų apskaičiuoti vaizdai yra labai artimi astronominiams stebėjimams, yra dar vienas svarbus patvirtinimas, kad Einšteino bendrosios reliatyvumo teorija yra tiksliausias ir natūraliausias jos egzistavimo paaiškinimas nei supermasyvūs. Juodosios skylės galaktikų centre. Nors dar yra vietos alternatyviems paaiškinimams, mūsų tyrimo rezultatai padarė šią erdvę daug mažesnę.”

Nuoroda: „Naujausi aktyvūs ir morfologiniai M87 paleidimo vietos modeliai“, Alejandro Cruz Osorio, Christian M Fromm, Yusuke Mizuno, Antonius Nathaniel, Ziri Younesi, Oliver Borth, Jordi Davilar, Hino Falk, Michael Kramer ir Luciano Rizzola, 2021 m. lapkričio 4 d. , gamtos astronomija.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01506-w

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas. Būtini laukeliai pažymėti *