Астрофізики успішно змоделювали, як чорні діри природним чином створюють приголомшливо яскраві кольорові зображення, які ми спостерігаємо на відстані мільярдів світлових років. Це вдалося зробити завдяки використанню двох найпотужніших суперкомп’ютерів у світі.
Сліпуче шоу навколо космічних монстрів
У центрі зображень чорні діри виглядають як темний, порожній простір, оскільки навіть світло не може подолати їхню гравітацію. Проте навколо цих об’єктів розквітають яскраві візерунки фіолетового, рожевого та помаранчевого кольорів. Це акреційний диск — гарячий матеріал, такий як газ, пил і плазма, що закручується та падає в чорну діру, випромінюючи енергію.
«Колір відображає щільність газу. Чим яскравіший колір, тим щільніший газ навколо чорної діри», — пояснив автор дослідження Лічжун Чжан.
Саме це яскраве світіння дозволяє астрономам виявляти чорні діри в далеких галактиках.
Унікальна симуляція на потужних машинах
Дослідники з Фонду Саймонса в Нью-Йорку змогли відтворити процеси акреції навколо так званих зоряних чорних дір, які раніше було складно спостерігати. На відміну від надмасивних чорних дір, які в мільйони разів масивніші за Сонце, менші зоряні чорні діри раніше видно було лише як точкові джерела світла.
Щоб точно змоделювати, як матерія поводиться навколо них, команда задіяла два суперкомп’ютери: Frontier та Aurora. Ці машини здатні виконувати квінтильйон операцій за секунду. Матерія навколо зоряної чорної діри формує турбулентні диски, де домінує радіація, що спричиняє хаотичні вітри та потужні струмені. Попри турбулентність, акреційний диск залишається стабільним завдяки магнітно-домінованій оболонці.
Результати, опубліковані в The Astrophysical Journal, вперше точно розрахували фізичні процеси акреції для зоряних чорних дір. Попередні симуляції були спрощеними і не відображали реальної поведінки випромінювання. Дослідники планують використовувати цей метод для вивчення всіх типів чорних дір, включаючи надмасивну Стрілець A* в центрі нашої галактики.
Олексій Паламарчук