Хотя черные дыры всегда могут быть черными, они иногда испускают интенсивные вспышки света сразу за пределами своего горизонта событий. Ранее то, что именно вызвало эти вспышки, было загадкой для науки. Эта загадка была недавно решена группой исследователей, которая использовала ряд суперкомпьютеров для моделирования деталей магнитных полей черных дыр гораздо более подробно, чем любые предыдущие попытки. Моделирование указывает на разрушение и переделку сверхсильных магнитных полей как на источник сверхярких вспышек.
Ученым давно известно, что черные дыры окружены мощными магнитными полями. Обычно это лишь одна часть сложного танца сил, материала и других явлений, существующих вокруг черной дыры. Этот сложный танец, как известно, трудно смоделировать даже с помощью передовых суперкомпьютеров, поэтому попытка понять детали того, что происходит вокруг черной дыры, оказалась исключительно трудной.
Более мощные компьютеры могут справляться со сложными компьютерными проблемами, и благодаря лазеру Мура это именно то, что сейчас есть у человечества. Доктор Барт Рипперда, соавтор исследования и научный сотрудник Института Флэтайрон и Принстонского университета, и его коллеги использовали три отдельных суперкомпьютерных кластера для получения наиболее подробного изображения физических явлений, происходящих за пределами горизонта событий черной дыры.
Неудивительно, что магнитные поля играли важную роль в этой физике. Но что еще более важно, они сыграли решающую роль в развитии вспышек. В частности, вспышки образовывались, когда магнитные поля распадались, а затем снова соединялись. Магнитная энергия, высвобождаемая этими процессами, перезаряжает фотоны в окружающей среде, и некоторые из этих фотонов выбрасываются прямо в горизонт событий черной дыры, а другие выбрасываются в космос в виде вспышек.
Моделирование показало, как происходит разрыв и создание связей магнитного поля, которые были невидимы при ранее доступных разрешениях. Изображение доктора Рипперды и его коллеги имело в 1000 раз большее разрешение, чем любое ранее доступное моделирование черной дыры. Самые точные симуляции в мире не могут компенсировать неверную модель, поэтому предыдущие симуляции игнорировали основные особенности взаимодействия черных дыр.
С высоким разрешением пришло большее понимание. Новое моделирование точно смоделировало, как работает процесс магнитного поля вокруг горизонта событий. Во-первых, материал, собранный в аккреционном диске, мигрирует к «полюсам» черной дыры. Подобное перемещение заряженного материала обязательно повлияет на силовые линии магнитного поля, которые попытаются двигаться вместе с ним. Часть этого процесса движения приводит к разрыву некоторых силовых линий магнитного поля и потенциальному повторному соединению с другой силовой линией. В некоторых случаях образуется карман материала, который изолирован от других внешних сил, но в конечном итоге выбрасывается в сторону самой черной дыры или остальной Вселенной. Отсюда и вспышки.
Все эти процессы сложно смоделировать даже на кластере суперкомпьютеров. Однако большинство симуляций построены таким образом, чтобы наилучшим образом соответствовать существующим данным. До сбора данных для проверки этих моделей еще далеко. Но вы можете быть уверены, что кто-то где-то уже работает над этим.
