Även om svarta hål alltid förblir svarta, avger de ibland intensiva ljusskurar strax bortom händelsehorisonten. Exakt vad som orsakar dessa utbrott har tidigare varit ett mysterium för vetenskapen. Nyligen löstes detta mysterium av en grupp forskare som med hjälp av superdatorer modellerade svarta håls magnetfält mycket mer detaljerat än vad som gjorts tidigare. Modellering indikerar att källan till de ultraljusa flammorna är förstörelsen och omorganiseringen av superstarka magnetfält.
Forskare har länge vetat att svarta hål är omgivna av kraftfulla magnetfält. Det är vanligtvis bara en del av den komplexa dans av krafter, material och andra fenomen som finns runt ett svart hål. Denna komplexa dans är notoriskt svår att simulera även med avancerade superdatorer, så att försöka förstå detaljerna i vad som händer runt ett svart hål har visat sig vara extremt utmanande. Kraftfullare datorer kan hantera komplexa datorproblem, och tack vare Moores lag är det precis vad mänskligheten har nu.
Dr Bart Ripperda, medförfattare till studien och forskare vid Flatiron Institute och Princeton University, och hans kollegor använde tre separata superdatorkluster för att få den mest detaljerade bilden av fysiska fenomen som inträffar utanför det svarta hålets händelsehorisont. Det är inte förvånande att magnetfält spelade en viktig roll i denna fysik. Men ännu viktigare, de spelade en avgörande roll i utvecklingen av utbrott. Framför allt bildades flammor när magnetfält bröts upp och sedan återkopplades. Den magnetiska energin som frigörs under dessa processer laddar om fotoner i miljön, och några av dessa fotoner skjuts ut direkt i det svarta hålets händelsehorisont, medan andra skjuts ut i rymden i form av flammor.
Simuleringarna visade brott och skapande av magnetiska fältövergångar som var osynliga vid tidigare tillgängliga upplösningar. Ripperd och hans kollegors bild hade en upplösning 1000 XNUMX gånger högre än någon tidigare tillgänglig simulering av ett svart hål. De mest exakta simuleringarna i världen kan inte kompensera för en felaktig modell, så tidigare simuleringar ignorerade huvuddragen i interaktionen mellan svarta hål.
Med högre upplösning kom större förståelse. De nya simuleringarna modellerade noggrant hur magnetfältsprocessen runt händelsehorisonten fungerar. Först migrerar materialet som samlas i accretionskivan till polerna i det svarta hålet. En sådan rörelse av laddat material kommer nödvändigtvis att påverka magnetfältets kraftlinjer, som kommer att försöka röra sig med det.
En del av denna rörelseprocess resulterar i att vissa magnetfälts kraftlinjer bryts och potentiell återkoppling med en annan kraftlinje. I vissa fall bildas en ficka av material som är isolerad från andra yttre krafter, men som så småningom kastas ut mot själva det svarta hålet eller resten av universum. Därav utbrotten. Alla dessa processer är svåra att simulera även på ett kluster av superdatorer. De flesta simuleringar är dock konstruerade för att bäst passa befintliga data.
Datainsamling för att testa dessa modeller är fortfarande långt kvar. Men du kan vara säker på att någon någonstans redan arbetar med det.
Läs också:
Processerna för att skapa galaxer blir tydliga...