Η προσομοίωση υπερυπολογιστή εξηγεί τη τεράστια δύναμη μιας μαύρης τρύπας πίδακα – επιβεβαιώνει τη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν

Μια τεράστια μαύρη τρύπα με πίδακα ακτίνων Χ. Πίστωση: NASA/CXC/M. Weiss

Περαιτέρω επιβεβαίωση της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν.

Ο γαλαξίας Messier 87 (M87) βρίσκεται 55 εκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη στον αστερισμό της Παρθένου. Είναι ένας γιγάντιος γαλαξίας με 12.000 σφαιρικά σμήνη, που τον κάνουν ΓαλαξίαςΤα 200 σφαιρικά σμήνη φαίνονται μέτρια συγκριτικά. ένα Μαύρη τρύπα Από τα έξι και μισό δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες που βρίσκονται στο κέντρο του M87. Είναι η πρώτη μαύρη τρύπα που έχει εικόνα, που δημιουργήθηκε το 2019 από τη διεθνή ερευνητική συνεργασία Event Horizon Telescope.

Αυτή η μαύρη τρύπα (M87 *) απελευθερώνει έναν πίδακα πλάσμα αίματος Κοντά στην ταχύτητα του φωτός, το λεγόμενο σχετικιστικό επίπεδο, σε κλίμακα 6000 ετών φωτός. Η τεράστια ενέργεια που απαιτείται για την τροφοδοσία αυτού του πίδακα προέρχεται πιθανώς από τη βαρυτική δύναμη της μαύρης τρύπας, αλλά το πώς ένας πίδακας όπως αυτός αναδύεται και τι τον κρατά σταθερό στην τεράστια απόσταση δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητό.

M87 Σχετικιστικό Θεωρητικό Μοντέλο Αερίδας και Αστρονομικές Παρατηρήσεις

Το θεωρητικό μοντέλο (θεωρία) και οι αστρονομικές παρατηρήσεις (παρατήρηση) του τόπου εκτόξευσης του σχετικιστικού τζετ M87 ταιριάζουν πολύ καλά. Πραγματοποίηση: Alejandro Cruz Osorio

Η μαύρη τρύπα M87* προσελκύει την ύλη που περιστρέφεται σε ένα δίσκο σε μικρότερες τροχιές μέχρι να την καταπιεί η μαύρη τρύπα. Το τζετ εκτοξεύεται από το κέντρο του δίσκου προσαύξησης που περιβάλλει το M87 και θεωρητικοί φυσικοί στο Πανεπιστήμιο Goethe, μαζί με επιστήμονες από την Ευρώπη, τις Ηνωμένες Πολιτείες και την Κίνα, έχουν σχεδιάσει αυτήν την περιοχή με μεγάλη λεπτομέρεια.

Χρησιμοποίησαν εξαιρετικά εξελιγμένες 3D προσομοιώσεις υπερυπολογιστών που χρησιμοποιούσαν εκπληκτικό 1 εκατομμύριο ώρες CPU ανά προσομοίωση και έπρεπε να λύσουν ταυτόχρονα τις εξισώσεις της γενικής σχετικότητας του Albert Einstein, τις εξισώσεις για τον ηλεκτρομαγνητισμό του James Maxwell και τις εξισώσεις δυναμικής ρευστών του Leonhard Euler.

M87 Σχετικιστικές Μαύρες Τρύπες Γραμμές Μαγνητικού Πεδίου

Κατά μήκος των γραμμών του μαγνητικού πεδίου, τα σωματίδια επιταχύνονται τόσο αποτελεσματικά που σχηματίζουν πίδακες κλίμακας έως και 6000 ετών φωτός στην περίπτωση του M87. Πραγματοποίηση: Alejandro Cruz Osorio

Το αποτέλεσμα ήταν ένα μοντέλο στο οποίο οι υπολογισμένες τιμές των θερμοκρασιών, της πυκνότητας των υλικών και των μαγνητικών πεδίων ταίριαζαν αξιοσημείωτα καλά με αυτό που συνήχθη από αστρονομικές παρατηρήσεις. Σε αυτή τη βάση, οι επιστήμονες μπόρεσαν να εντοπίσουν τη σύνθετη κίνηση των φωτονίων στον καμπύλο χωροχρόνο της πιο εσωτερικής περιοχής του αεροπλάνου και να τη μεταφράσουν σε ραδιοεικόνες. Στη συνέχεια μπόρεσαν να συγκρίνουν αυτές τις εικόνες υπολογιστή με παρατηρήσεις που έγιναν με πολλά ραδιοτηλεσκόπια και δορυφόρους τις τελευταίες τρεις δεκαετίες.

Ο Δρ Alejandro Cruz Osorio, επικεφαλής συγγραφέας της μελέτης, σχολιάζει: «Το θεωρητικό μας μοντέλο της ηλεκτρομαγνητικής εκπομπής και της μορφολογίας πίδακα του M87 ταιριάζει εκπληκτικά με παρατηρήσεις στο ραδιόφωνο, το οπτικό και το υπέρυθρο φάσμα. Αυτό μας λέει ότι η υπερμεγέθη μαύρη τρύπα M87* είναι πιθανώς πολύ σε τροχιά και ότι το πλάσμα μαγνητίζεται έντονα στο επίπεδο, επιταχύνοντας τα σωματίδια σε εύρος χιλιάδων ετών φωτός.”

Ο καθηγητής Luciano Rizzola, Ινστιτούτο Θεωρητικής Φυσικής στο Πανεπιστήμιο Γκαίτε της Φρανκφούρτης σημειώνει: «Το γεγονός ότι οι εικόνες που υπολογίσαμε είναι πολύ κοντά σε αστρονομικές παρατηρήσεις είναι μια άλλη σημαντική επιβεβαίωση ότι η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν είναι η πιο ακριβής και φυσική εξήγηση για την ύπαρξή της από τα υπερμεγέθη μαύρες τρύπες στο κέντρο των γαλαξιών. Ενώ υπάρχει ακόμα χώρος για εναλλακτικές εξηγήσεις, τα αποτελέσματα της μελέτης μας έκαναν αυτό το δωμάτιο πολύ μικρότερο».

Αναφορά: «Τελευταία ενεργά και μορφολογικά μοντέλα της τοποθεσίας εκτόξευσης M87» Από Alejandro Cruz Osorio, Christian M Fromm, Yusuke Mizuno, Antonius Nathaniel, Ziri Younesi, Oliver Borth, Jordi Davilar, Hino Falk, Michael Kramer και Luciano Rizzola, 4 Νοεμβρίου 20 , φυσική αστρονομία.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01506-w

READ  Ο νέος ξύλινος δορυφόρος είναι ένα διαφημιστικό μέρος και ένα μαθητικό έργο

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *