|
Турбулентность в аккреционных дисках черных дыр
|
|
|
|
Исследователи из Университетов Тохоку и Уцуномия совершили прорыв в понимании сложной природы турбулентности в структурах, называемых аккреционными дисками, окружающими черные дыры, используя самые современные суперкомпьютеры для проведения моделирования с самым высоким разрешением на сегодняшний день.
|
|
|
|
Аккреционный диск, как следует из названия, представляет собой газ в форме диска, который по спирали движется внутрь, к центральной черной дыре.
|
|
|
|
Существует большой интерес к изучению уникальных и экстремальных свойств черных дыр. Однако черные дыры не пропускают свет и поэтому не могут быть непосредственно восприняты телескопами.
|
|
|
|
Чтобы исследовать черные дыры и изучать их, мы вместо этого изучаем, как они влияют на свое окружение. Аккреционные диски являются одним из таких способов косвенного наблюдения за воздействием черных дыр, поскольку они испускают электромагнитное излучение, которое можно увидеть в телескопы.
|
|
|
|
"Точное моделирование поведения аккреционных дисков значительно улучшает наше понимание физических явлений вокруг черных дыр, - объясняет Йохей Кавадзура. - Это дает важную информацию для интерпретации данных наблюдений с телескопа Event Horizon".
|
|
|
Исследователи использовали суперкомпьютеры, такие как RIKENs Fugaku (самый быстрый компьютер в мире до 2022 года) и NAOJs ATERUI II, для проведения моделирования с беспрецедентно высоким разрешением.
|
|
|
|
Исследование было опубликовано в журнале Science Advances 28 августа 2024 года.
|
|
|
|
Хотя ранее проводились численные расчеты аккреционных дисков, ни в одном из них не был зафиксирован инерционный диапазон из-за нехватки вычислительных ресурсов. Это исследование было первым, в котором был успешно воспроизведен "инерционный диапазон", соединяющий большие и малые вихри в турбулентности аккреционного диска.
|
|
|
|
Также было обнаружено, что в этом диапазоне преобладают "медленные магнитозвуковые волны". Это открытие объясняет, почему ионы избирательно нагреваются в аккреционных дисках. Турбулентные электромагнитные поля в аккреционных дисках взаимодействуют с заряженными частицами, потенциально ускоряя некоторые из них до чрезвычайно высоких энергий.
|
|
|
|
В магнитной гидродинамике основными типами волн являются магнитозвуковые волны (медленные и быстрые) и волны Альфвена. Было обнаружено, что в инерционном диапазоне преобладают медленные магнитозвуковые волны, несущие энергию, примерно вдвое превышающую энергию волн Альфвена. Исследование также подчеркивает фундаментальное различие между турбулентностью аккреционного диска и турбулентностью солнечного ветра, где преобладают волны Альфвена.
|
|
|
|
Ожидается, что это усовершенствование улучшит физическую интерпретацию данных наблюдений с радиотелескопов, ориентированных на области вблизи черных дыр.
|
|
|
|
Источник
|
