Hoewel zwarte gaten altijd zwart blijven, zenden ze soms intense lichtflitsen uit net voorbij de waarnemingshorizon. Wat deze uitbraken precies veroorzaakt, was voorheen een mysterie voor de wetenschap. Onlangs is dit mysterie opgelost door een groep onderzoekers die met behulp van supercomputers de magnetische velden van zwarte gaten veel gedetailleerder hebben gemodelleerd dan voorheen. Modellering geeft aan dat de bron van de ultraheldere fakkels de vernietiging en herschikking van supersterke magnetische velden is.
Wetenschappers weten al lang dat zwarte gaten worden omgeven door krachtige magnetische velden. Het is meestal slechts een onderdeel van de complexe dans van krachten, materiaal en andere verschijnselen die rond een zwart gat bestaan. Deze complexe dans is notoir moeilijk te simuleren, zelfs met geavanceerde supercomputers, dus het is buitengewoon uitdagend gebleken om de details te begrijpen van wat er rond een zwart gat gebeurt. Krachtigere computers kunnen complexe computerproblemen aan, en dankzij de wet van Moore is dat precies wat de mensheid nu heeft.
Dr. Bart Ripperda, co-auteur van de studie en een onderzoeker aan het Flatiron Institute en Princeton University, en zijn collega's gebruikten drie afzonderlijke supercomputerclusters om het meest gedetailleerde beeld te krijgen van fysieke verschijnselen die zich voordoen buiten de waarnemingshorizon van het zwarte gat. Het is niet verwonderlijk dat magnetische velden een belangrijke rol speelden in deze fysica. Maar belangrijker nog, ze speelden een cruciale rol bij het ontstaan van uitbraken. In het bijzonder werden fakkels gevormd toen magnetische velden uiteenvielen en vervolgens opnieuw werden verbonden. De magnetische energie die tijdens deze processen vrijkomt, laadt fotonen in de omgeving op, en sommige van deze fotonen worden direct in de waarnemingshorizon van het zwarte gat uitgestoten, terwijl andere in de vorm van fakkels de ruimte in worden uitgestoten.
De simulaties toonden de breuk en creatie van magnetische veldjuncties die onzichtbaar waren bij eerder beschikbare resoluties. Het beeld van Ripperd en zijn collega's had een resolutie die 1000 keer groter was dan alle eerder beschikbare simulaties van een zwart gat. De meest nauwkeurige simulaties ter wereld kunnen een onjuist model niet compenseren, dus eerdere simulaties negeerden de belangrijkste kenmerken van de interactie van zwarte gaten.
Met een hogere resolutie kwam meer begrip. De nieuwe simulaties hebben nauwkeurig gemodelleerd hoe het magnetische veldproces rond de waarnemingshorizon werkt. Ten eerste migreert het materiaal dat in de accretieschijf wordt verzameld naar de polen van het zwarte gat. Een dergelijke beweging van geladen materiaal zal noodzakelijkerwijs de krachtlijnen van het magnetische veld beïnvloeden, dat zal proberen mee te bewegen.
Een deel van dit bewegingsproces resulteert in het breken van enkele magnetische veldlijnen van kracht en potentiële herverbinding met een andere krachtlijn. In sommige gevallen vormt zich een zak van materiële vormen die geïsoleerd is van andere externe krachten, maar uiteindelijk wordt uitgeworpen in de richting van het zwarte gat zelf of de rest van het universum. Vandaar de uitbraken. Al deze processen zijn zelfs op een cluster van supercomputers moeilijk te simuleren. De meeste simulaties zijn echter zo geconstrueerd dat ze het beste passen bij bestaande gegevens.
Het verzamelen van gegevens om deze modellen te testen is nog ver weg. Maar je kunt er zeker van zijn dat er ergens al iemand mee bezig is.
Lees ook:
De processen van het creëren van sterrenstelsels worden duidelijk...