Астрономы раскрыли, как чёрные дыры создают космический свет

Астрофизики успешно смоделировали, как черные дыры естественным образом создают потрясающе яркие цветные изображения, которые мы наблюдаем на расстоянии миллиардов световых лет. Это удалось сделать благодаря использованию двух самых мощных суперкомпьютеров в мире.

Ослепительное шоу вокруг космических монстров

В центре изображений черные дыры выглядят как темное, пустое пространство, поскольку даже свет не может преодолеть их гравитацию. Однако вокруг этих объектов расцветают яркие узоры фиолетового, розового и оранжевого цветов. Это аккреционный диск — горячий материал, такой как газ, пыль и плазма, который закручивается и падает в черную дыру, излучая энергию.

«Цвет отражает плотность газа. Чем ярче цвет, тем плотнее газ вокруг черной дыры», — объяснил автор исследования Личжун Чжан.

Именно это яркое свечение позволяет астрономам обнаруживать черные дыры в далеких галактиках.

Уникальная симуляция на мощных машинах

Исследователи из Фонда Саймонса в Нью-Йорке смогли воспроизвести процессы аккреции вокруг так называемых звездных черных дыр, которые ранее было сложно наблюдать. В отличие от сверхмассивных черных дыр, которые в миллионы раз массивнее Солнца, меньшие звездные черные дыры ранее видны были лишь как точечные источники света.

Чтобы точно смоделировать, как материя ведет себя вокруг них, команда задействовала два суперкомпьютера: Frontier и Aurora. Эти машины способны выполнять квинтиллион операций в секунду. Материя вокруг звездной черной дыры формирует турбулентные диски, где доминирует радиация, которая вызывает хаотические ветры и мощные струи. Несмотря на турбулентность, аккреционный диск остается стабильным благодаря магнитно-доминируемой оболочке.

Результаты, опубликованные в The Astrophysical Journal, впервые точно рассчитали физические процессы аккреции для звездных черных дыр. Предыдущие симуляции были упрощенными и не отражали реального поведения излучения. Исследователи планируют использовать этот метод для изучения всех типов черных дыр, включая сверхмассивную Стрелец A* в центре нашей галактики.