Bildekreditt: JHU
I mer enn 30 år har astrofysikere trodd at sorte hull kan svelge nærliggende materie og frigjøre en enorm mengde energi som et resultat. Inntil nylig har imidlertid mekanismene som bringer saken nær sorte hull blitt dårlig forstått, noe som lar forskere forundre seg over mange av detaljene i prosessen.
Nå svarer imidlertid datasimuleringer av sorte hull utviklet av forskere, inkludert to ved The Johns Hopkins University, på noen av disse spørsmålene og utfordrer mange antatte antagelser om arten av dette gåtefulle fenomenet.
“Har det nylig medlemmer av forskerteamet? John Hawley og Jean-Pierre De Villiers, begge fra University of Virginia? laget et dataprogram som er kraftig nok til å spore alle elementer av akkresjon på svarte hull, fra turbulens og magnetiske felt til relativistisk tyngdekraft, ”sa Julian Krolik, professor i Henry A. Rowland Department of Physics and Astronomy ved Johns Hopkins, og co -leder av forskerteamet. “Disse programmene åpner et nytt vindu på den kompliserte historien om hvordan materie faller i svarte hull, og avslører for første gang hvordan sammenfiltrede magnetfelt og Einsteinian tyngdekraft kombineres for å skvise ut et siste utbrudd av energi fra materie dømt til uendelig fengsel i en svart hull."
I nærheten av det svarte hullets ytterkant, der den Newtonske gravitasjonsbeskrivelsen bryter sammen, er ikke vanlige baner lenger mulig. På punktet ? eller så det har blitt forestilt seg de siste tre tiårene? materie stuper raskt, jevnt og rolig ned i det sorte hullet. Til slutt, i følge det rådende bildet, det sorte hullet? bortsett fra å utøve gravitasjonstrekket? er en passiv mottaker av massedonasjoner.
Teamets første realistiske beregninger av materie som faller ned i svarte hull har sterkt motsagt mange av disse forventningene. De viser for eksempel at livet i nærheten av et svart hull er alt annet enn rolig og stille. I stedet forsterker de relativistiske effektene som tvinger materien til å stupe innover tilfeldige bevegelser i væsken for å skape voldsomme forstyrrelser i tetthet, hastighet og magnetfeltstyrke, som fører til bølger av materie og magnetfelt frem og tilbake. Denne volden kan ha observerbare konsekvenser, ifølge leder for forskningsteam Hawley.
“Akkurat som all væske som er rørt til turbulens, blir materien rett utenfor kanten av det svarte hullet oppvarmet. Denne ekstra varmen lager ekstra lys som astronomer på jorden kan se, sier Hawley. ”Et av kjennetegnene på sorte hull er at lysutbyttet deres varierer.
Selv om dette har vært kjent i mer enn 30 år, har det ikke vært mulig å studere opprinnelsen til disse variasjonene før nå. De voldsomme variasjonene i oppvarming? nå sett på å være et naturlig biprodukt av magnetiske krefter nær det sorte hullet? tilbyr en naturlig forklaring på svarte hulls stadig skiftende lysstyrke. ”
En av de mest slående egenskapene til et svart hull er dens evne til å utvise jetfly nær lysets hastighet. Selv om det lenge har vært forventet at magnetfelt er avgjørende for denne prosessen, viser de siste simuleringene for første gang hvordan et felt kan bortvises fra den tilførende gassen for å lage en slik jet.
Det kanskje overraskende resultatet av teamets nye datasimuleringer er at magnetfeltene som bringes i nærheten av et roterende svart hull, også kobler hullets spinn for å materie som går i bane lenger ut, på samme måte som en bils transmisjon kobler den roterende motoren til akselen. Krolik sier, "Hvis et svart hull blir født og snurrer ekstremt raskt, kan det 'drivtoget' være så kraftig at fangsten av ytterligere masse får rotasjonen til å avta. Tilvekst av masse vil da fungere som en 'guvernør' og håndheve en kosmisk fartsgrense på svarthullsspinn. »
Ifølge Krolik kan den "guvernøren" ha sterke konsekvenser for mange av de mest slående egenskapene til sorte hull. Man tror for eksempel at styrken til et svart hulls jetfly er relatert til dets spinn, så en "spinnhastighetsgrense" kan avgjøre en karakteristisk styrke for jetflyene, sa Krolik.
Denne forskningen er finansiert av National Science Foundation, og blir publisert 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.)) Simuleringene ble utført på NSF-støttet San Diego Supercomputer Center. Forskningsteamet inkluderte også Shigenobu Hirose, også av Johns Hopkins.
Originalkilde: JHU News Release
