Суперкомпютри създават най-пълния модел на акреция на черни дупки
Последно: 8 декември 2025 г. в 08:14
Американски астрофизици са разработили най-пълния модел на акреция на светещи черни дупки до момента.
Това голямо постижение се основава на десетилетия изследвания на физиката на черните дупки.
Акрецията на черните дупки е процесът, чрез който черната дупка увеличава масата си, като улавя околната материя.
Когато материята попада в черната дупка, тя образува въртяща се, нагрята структура, наречена акреционен диск. Явлението е наблюдавано за първи път от учени, използващи телескопа Event Horizon (EHT).
Черните дупки варират значително по размер.
Най-голямата наблюдавана някога, Феникс А, има маса поне 100 милиарда пъти по-голяма от тази на Слънцето.
Поради тези невероятни размери и произтичащата от това трудност при моделирането на акрецията, за предишните модели са използвали опростени данни.
Например, физиците е трябвало да моделират мощното излъчване от акреционния диск, като го представят като вид флуид, което не отразява истинската му природа.
Както обяснява водещият автор на изследването – Лижонг Джанг, основната трудност винаги е била изключителната нелинейност на акрецията на черните дупки. Т.е. дори най-малкото опростяване може напълно да изкриви крайния резултат.
Изследователите са разработили и приложили фундаментално нови алгоритми, които са позволили да се избегнат приблизителни изчисления.
В резултат на това те са успели да видят излъчването точно както изглежда в рамките на общата теория на относителността.
Експертите са се фокусирали върху черните дупки със звездна маса, които са приблизително 10 пъти по-масивни от Слънцето.
Те са относително малки в сравнение с други черни дупки и се променят в течение на часове или дори минути.
Това ги прави идеални „лаборатории“ за изучаване на еволюцията на черните дупки.
Учените са открили, че когато материята се приближава до черни дупки със звездна маса, тя образува турбулентни дискове с интензивно излъчване.
Това създава мощни ветрове и може да доведе до образуването на мощни струи.
Забележително е, че емисионният спектър, получен при симулацията, съвпада с оскъдните данни от наблюдения, достъпни за астрономите, с изключителна точност.
За своето изследване учените са използвали суперкомпютрите Frontier и Aurora в Националната лаборатория Oak Ridge и Националната лаборатория Argonne. Тези масивни машини са сред най-мощните в света и могат да извършват квинтилион изчисления в секунда.
„Нашата симулация възпроизвежда забележително последователното поведение на всички системи от черни дупки, наблюдавани в небето – от ултралюминесцентни рентгенови източници до двойни рентгенови системи. В известен смисъл успяхме да „наблюдаваме“ тези системи не с телескоп, а с компютър“, обяснява Лижонг Джан.
Резултатите на изследователския екип, ръководен от специалисти от Института за напреднали изследвания и Центъра за компютърна астрофизика към Института Flatiron, бяха публикувани в Astrophysical Journal.
