Самые четкие фотомодели темных дыр дозволили решить практически полувековую загадку них природы

    Прошло подле двух месяцев с тамошнего момента, как только ученые явили миру первую реальную фотографию темной прорехи, но исследованием этих таинственных объектов астрологи занимаются уже наиболее столетия. Современный способ исследовательских работ: сложноватое компьютерное моделирование, дозволяющие визуализировать темные прорехи с беспримерным уровнем деталей, отметить кои пока что и не в состоянии ни один из существующих у населения земли телескопов. Не так давно интернациональная команда ученых сделала самые подробные компьютерные фотомодели темной прорехи и при помощи их обосновала практически полувековую загадку, связанную с природой аккреционных дисков – материи, которая с течением времени попадает в темную прореху.

    Самые четкие фотомодели темных дыр дозволили решить практически полувековую загадку них природы

    Результаты моделирования, проведенного астрофизиками из институтов Амстердама, Оксфорда и Северо-Западного вуза, отображают, что внутридомовая область аккреционного диска размещается в экваториальной плоскости темной прорехи, докладывает пресс-релиз, размещенный на медиа-сайте Северо-Западного вуза (США).

    Полувековая загадка темных дыр

    Них открытие предпринимает загадку, вначале описанную физиком и Нобелевским лауреатом Джоном Бардином и астрофизиком Якобусом Петтерсоном в 1975 году. Тогда ученые заявили, что что вихревая часть темной прорехи обязана принуждать внутридомовую область наклонного аккреционного диска позиционировать себя в экваториальной плоскости темной прорехи.

    Это же открытие открывает загадку, сначало описанную физиком и нобелевским лауреатом Джоном Бардином и астрофизиком Якобусом Петтерсоном в 1975 году. Вот тогда Бардин и Петтерсон заявили, что вихревая часть темной прорехи обязана вынудить внутридомовую область наклонного аккреционного диска позиционировать себя в экваториальной плоскости темной прорехи.

    Спустя десятилетия поисков доказательств спецэффекта Бардина-Петерсона новое моделирование интернациональной команды исследователей дозволило обусловить, что, хотя наружняя область аккреционного диска останется наклоненной, его внутридомовая область приспосабливается к экваториальной плоскости темной прорехи. Команда ученых пришла к этому, уменьшив толщину аккреционного диска перед началом беспримерной степени и приняв во внимание магнитную турбулентность, которая отвечает за аккрецию диска. Прошлые фотомодели, разбирающие этот вопросец, были значительно проще и ординарно учитывали ориентировочные спецэффекты турбулентности.

    «Это прорывное открытие спецэффекта Бардина-Петерсона предпринимает вопросец, который преследует астрофизиков в протяжении наиболее четверых десятилетий», — комментирует Александр Чековский из Северо-Западного вуза, один из соавторов научные исследования.

    «Эти детали в непринужденной близости от темной прорехи умеют появиться ерундовыми, однако они оказывают глубочайшее воздействие на то, что происходит снутри галактики. Эти спецэффекты держут под контролем то, как резво будет крутиться темная прореха и, как следует, какое воздействие она будет оказывать на всю галактику».

    «Эти симуляции не совсем только предпринимают 40-летнюю загадку, да и, вопреки общему воззрению, обосновывают, что можно моделировать самые колоритные аккреционные диски с учетом общей теории относительности. Таким макаром, мы проложили путь к очередному поколению симуляций, кои дозволят нам решить еще больше принципиальные трудности с колоритными аккреционными дисками», — прибавляет ведущий создатель научные исследования Мэтью Лиска из Амстердамского вуза.

    Для чего надобны фотомодели темных дыр?

    Многие наши познания об темных прорехах основаны на исследовании них аккреционных дисков. Без этих колоритных газовых колец, пыли и остальных остатков умерших кинозвезд, крутящихся вокруг темных дыр, астрологи и не сумеют узреть темные прорехи, дабы исследовать них. За исключением тамошнего, аккреционные диски держут под контролем рост и скорость вращения темных дыр, потому осознание них природы имеет решающее значение для осознания тамошнего, как только темные прорехи эволюционируют и работают.

    Со времен Бардина и Петерсона перед началом наших дней моделирование существовало очень облегченным, дабы подтвердить выравнивание внутренней части диска. При вычислениях астрологи столкнулись с двумя ограничениями. Во-первых, оказалось, что аккреционные диски приближаются так близко к прорехе, что едут в искривленном пространстве-времени, которое с гигантской скоростью ниспадает в темную прореху. За исключением тамошнего, крутящая сила темной прорехи принуждает пространство-время крутиться прямо за ней. Правильное рассмотрение обоих этих главных спецэффектов просит общей теории относительности Эйнштейна, которая предвещает, как только объекты оказывают влияние на геометрию пространства-времени вокруг их.

    Во-вторых, в распоряжении ученых и не существовало довольно вычислительной мощности для учета магнитных турбулентностей либо возмущений снутри аккреционного диска. Эти возмущения дозволяют крупицам диска держаться совместно и сохранять круглую форму, в итоге позволяя газу диска тонуть в темной прорехе.

    «Представь, что у вас существуют этот плоский диск. Перед вами стоят задачка — отделить турбулентные потоки снутри диска. Это же вправду непростая задача», — разговаривает Чековский.

    Без способности зонирования этих деталей астрофизики и не сумели реально моделировать близкие к реальности темные прорехи.

    Моделирование темных дыр

    Для разработки компьютерного кода, могущего моделировать наклонные аккреционные диски вокруг темных дыр, Лиска и Чековский приименяли заместо центральных микропроцессоров (CPU) графические (GPU). Очень действенные в разработке компьютерной графики и обработки изображений, графические микропроцессоры ускоряют производство изображений на дисплее. По сопоставлению с CPU, они намного эффективнее в вычислениях алгоритмов, обрабатывающих гигантские объемы заданных.

    Чековский ассоциирует GPU с 1000 лошадьми, а уж CPU с Феррари с движком мощностью 1000 лошадиных сил.

    «Представим, что вы переезжаете в новейшую квартиру. Для вас придется не мало раз ездить из вашей квартиры на Феррари, так как в нее помещается и не сильно много багажа. Однако если б вы могли поместить одну коробочку на каждую из тыщи лошадок, то сумели бы перевезли все вещи сразу же. В этом и заключается сила графического микропроцессора. В нем существуют не мало компонент, любой из которых по отдельности медлительнее, чем CPU, однако них максимально много», — поясняет Чековский.

    За исключением тамошнего, прибавляет Лиска, для собственных измерений они приименяли способ адаптивного измельчения расчетной решетки, при котором употребляется динамическая решетка, изменяющая и адаптирующаяся к сгустку движения в протяжении всего моделирования. Этот способ дозволяет сберегать энергию и компьютерные ресурсы, фокусируясь лишь на конкретных блоках решетки, где, фактически, происходят движения потоков.

    Исследователи помечают, что пользование графических микропроцессоров дозволило убыстрить моделирование, а уж пользование адаптивной решетки – повысить разрешение сего моделирования. В итоге ученые сумели сделать фотомодели максимально тоненьких аккреционных дисков с отношением высоты к радиусу 0,03. Моделируя этакий плоский диск, исследователи сумели узреть уравнение плоскости аккреционного диска поблизости темной прорехи.

    «Самые стройные смоделированные диски имели высоту перед началом радиуса порядка 0,05, и оказалось, что достойные внимания вещи случаются лишь при показателе 0,03», — разговаривает Чековский.

    Астрологи помечают, что даже с таковыми тонкими дисками темные прорехи все гораздо испускают мощные струи частиц и излучения.

    «Никто и не ждал узреть этакие стройные диски способны выкидывать джеты. Все ждали, что магнитные поля, создающие эти струи, разорвут эти стройные диски, и тем не менее все они гораздо там, и благодаря этому мы можем предпринимать этакие обсервационные загадки», — разговаривает Чековский.

    Обсудить статью можно в нашем Telegram-чате.