Уведомления
Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь, чтобы оценивать материалы, создавать записи и писать комментарии.
Авторизуясь, вы соглашаетесь с правилами пользования сайтом и даете согласие на обработку персональных данных.
Астрофизики увеличили скорость поглощения материи черными дырами
Аномально быстрое изменение яркости некоторых квазаров долгое время не давало покоя ученым. Существующие модели не могли объяснить такое непостоянство мощнейших источников излучения во Вселенной. Чтобы разобраться в этом парадоксе, американские астрофизики смоделировали «пищевое поведение» сверхмассивных черных дыр с беспрецедентной детализацией.
Классическое представление аккреционного диска черной дыры знакомо каждому любителю астрономии. Визуализация в стиле «Интерстеллара» несколько модифицировала этот образ, но принципиально ничего не изменилось.
Есть очень много вещества, оно собирается в сравнительно тонкий диск и медленно падает на черную дыру. Чем ближе к горизонту событий — тем выше скорость движения материи, чаще столкновения и другие взаимодействия, выше температура. Следовательно, излучение интенсивнее.
Особенно крупные черные дыры способны собрать так много вещества, что внутренние регионы аккреционного диска сияют тысячекратно ярче всех звезд в окружающей галактике, вместе взятых. Однако даже наиболее яркие и массивные объекты описываются моделями, в которых протекающие в аккреционном диске процессы развиваются медленно. Находящаяся на грани небытия материя совершает множество оборотов вокруг черной дыры, прежде чем пропадет окончательно.
Большинство существующих моделей черной дыры не допускают каких-либо скоротечных событий. Астрономические наблюдения в целом такую картину мира подтверждают. Но есть исключения.
Часть квазаров — экстремально ярких активных центров галактик — ведет себя не совсем так. Некоторые из них радикально меняют свою яркость за считаные месяцы или даже недели, чего не должно происходить. Не может же вся внутренняя часть аккреционного диска внезапно исчезнуть?
Астрофизики из Северо-Западного университета (NU), США, нашли объяснение подобным явлениям. Для этого им потребовалось объединить в единый комплекс сразу несколько моделей. В результате одновременно учитывали эффекты Общей теории относительности, газодинамики и магнитной гидродинамики. Чтобы обсчитать такую модель с беспрецедентным разрешением, применили суперкомпьютер Summit (пятая строчка в TOP500).
Помимо высокой детализации своей симуляции, американские исследователи добавили в нее еще одно новшество. Дело в том, что ранее моделирование аккреционных дисков предполагало их сонаправленное вращение с черной дырой. В новой симуляции ось и направление вращения черной дыры не совпадают с осью и направлением вращения аккреционного диска. Ведь падающая материя не обязана знать, куда крутится притягивающий ее сверхмассивный объект.
Результатом стали удивительные эффекты. Внутренняя часть аккреционного диска разбилась на несколько меньших колец, прецессирующих и разрываемых на части ударными волнами. Из-за этого скорость поглощения вещества черной дырой возросла в разы. Тот объем, который она должна была «съесть» за столетия, пропадал всего за несколько месяцев.
И внутренняя, самая яркая, часть аккреционного диска быстро исчезала. Освободившееся место занимала материя, вращающаяся дальше, — и процесс повторялся. Очень похоже на нерегулярную яркость некоторых квазаров.
Исследование американских астрофизиков наглядно показало, какую большую роль в современной науке играет доступность огромных вычислительных мощностей. Широко используемые учеными модели черных дыр, которые не могли показать такое их поведение, — неплохие. Они недостаточно детализированы, чтобы описать любые примеры, кроме наиболее простых и распространенных. И дабы объединить несколько таких моделей в полную картину, требуются наиболее производительные суперкомпьютеры в мире.
Новая симуляция не использовала никаких радикально новых данных или моделей. Разрыв внутренних частей аккреционного диска объясняется давно известным эффектом Лензе — Тирринга: сверхмассивные черные, дыры вращаясь, увлекают за собой пространство-время вокруг — это называется увлечением инерциальных систем отсчета (frame-dragging).
Когда вращающаяся вокруг черной дыры материя встречает на своем пути такие возмущения пространства-времени, они передают ей дополнительную энергию. Из-за этого вещество меняет свою траекторию и формирует субдиски, прецессирующие как волчки.
Как только их напряжение достигает определенного предела, материя сбивается в более плотные сгустки, еще быстрее падающие на черную дыру. Дополняют картину столкновения внутреннего и внешнего субдисков: их образуется несколько, прецессируют они с разной скоростью и разрываются тоже не одновременно. Это еще раз ускоряет падение материи на черную дыру.
Научная работа с описанием моделирования и результатами его анализа опубликована в рецензируемом журнале The Astrophysical Journal. Ее значение еще предстоит оценить. Но потенциально труд специалистов из Северо-Западного университета способен здорово скорректировать общее понимание скорости эволюции черных дыр во Вселенной.
Если они способны «кушать» гораздо быстрее, чем ранее считалось, то и галактики со сверхмассивными черными дырами в центре могли появиться раньше.
Telegram 
Дзен 
VK Новое исследование показало, что сплоченное сообщество людей, проживающих на крайнем юге Пелопоннесского полуострова, более тысячи лет было генетически изолировано и может проследить свои корни вплоть до бронзового века.
За десятки километров от побережья Гренландии лежат скалистые острова Китсиссут, которые на первый взгляд кажутся неприступными для людей, не имеющих современных лодок и других технологий. Однако авторы нового исследования выяснили, что тысячи лет назад люди все же смогли достичь этих суровых земель. Мореплаватели каменного века не просто посещали острова — они обосновались там, совершив одно из самых длинных и опасных морских путешествий в истории древней Арктики.
В узле «космической паутины» MQN01, который астрономы видят таким, каким он был примерно 11 миллиардов лет назад, обнаружили массивную галактику, окруженную облаком холодного газа, но практически не формирующую звезды. Открытие ставит под вопрос устоявшиеся представления о формировании и эволюции галактик в ранней Вселенной.
В 1980-х годах большую популярность приобрела борьба с озоновыми дырами. Из-за нее хладагенты из хлорфторгулеродов заменили на аналоги из гидрофторуглеродов. Теперь ученые выяснили, что эта замена — как и следующие за ней, уже в рамках борьбы с глобальным потеплением — ведет к накоплению в атмосфере довольно опасных «вечных химикатов».
Ученые РГУ нефти и газа (НИУ) имени И. М. Губкина и Института проблем управления имени В.А. Трапезникова РАН (ИПУ РАН) создали технологию экспресс-анализа качества природного газа. Впервые для этих целей была разработана нейросеть, что позволило определить показатели качества пробы в режиме реального времени за несколько секунд вместо 20-40 минут традиционным способом — с помощью газовой хроматографии.
Группа ученых представила расчеты, по которым события в центре Млечного Пути можно объяснить без черной дыры. Правда, с физической точки зрения новое объяснение существенно более экзотично — настолько, что возникает вопрос о его соответствии бритве Оккама.
От рыб произошли все наземные позвоночные, включая нас, но как именно рыбы стали главным населением морей — до последнего времени оставалось неясным. Авторы новой научной работы попытались доказать, что причиной этого было вымирание, возможно, вызванное белыми ночами.
Международная команда палеонтологов описала новый вид динозавра размером с крупную современную птицу. Он носил на голове плотный костяной нарост, который эти животные, возможно, использовали для внутривидовых разборок. Находка показывает, что даже мелкие хищники мелового периода могли решать конфликты не только когтями и зубами, но и ударами головой.
Образцы грунта, взятые астронавтами полвека назад, вложили еще один важный кирпич в здание научной картины мира: гипотеза о том, что Земля исходно была сухой, не стыкуется с фактами. Похоже, идею о невозможности сохранения большого количества воды на «теплых» планетах придется пересмотреть.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно
Последние комментарии