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 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.
Кэтлин Рубинс выступила перед комитетом Национальных академий США и рассказала, что не так с новыми скафандрами для близкой высадки американцев на Луне. Учитывая ее 300-дневный опыт пребывания в космосе, критика выглядит довольно обоснованной. В прошлом году Рубинс ушла с поста руководителя отделения внекорабельной деятельности отдела астронавтов, где она участвовала в разработке новых лунных скафандров.
Ученый из НИУ ВШЭ в Нижнем Новгороде и ИППИ РАН Иван Ремизов совершил концептуальный прорыв в теории дифференциальных уравнений. Ему удалось вывести универсальную формулу для решения задач, которые более 190 лет считались нерешаемыми аналитическим путем. Полученный результат радикально меняет картину мира в одной из старейших областей математики, важной для фундаментальной физики и экономики.
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.
В зоопарках звери доживают до старости и выбывают из программ глобального сохранения видов, потому что не могут размножаться. Это ставит под угрозу усилия по поддержанию популяций редких видов.
Вопреки множеству оценок из СМИ, самый крупный остров мира небогат полезными ископаемыми, но и никак не «бесполезный кусок льда». Открытия датских ученых последних лет показывают, что ценность этого куска суши намного выше, чем можно было подумать еще в 2010-х. Так зачем на самом деле он нужен Трампу и может ли его отъем разрушить НАТО, как на это надеются некоторые в России?
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.
Хотя зоологи уже не раз наблюдали использование орудий у относительно близких к людям видов, — от приматов до свиней — коровы до сих пор не были за этим замечены. Теперь ситуация изменилась: оказалось, что они могут использовать многоцелевые орудия по-разному, в зависимости от обстоятельств.
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