Υπερυπολογιστές αποκαλύπτουν τους παλλόμενους πίδακες Μαύρης Τρύπας.
Της Βασιλικής Γερμάνη
Οι ερευνητές χρησιμοποιούν υπερυπολογιστές για να καταγράψουν την περιστροφή γύρω από τις υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες.
Με τη βοήθεια πρωτοποριακών προσομοιώσεων που εκτελέστηκαν σε υπερυπολογιστές, οι επιστήμονες έκαναν μια εντυπωσιακή επανάσταση στην κατανόηση του τρόπου αλληλεπίδρασης των μαύρων τρυπών με το χωροχρόνο.
Οι μαύρες τρύπες είναι γνωστές για τα αποτελέσματά της κολοσσιαίας βαρύτητας τους, η οποία παρότι έλκει σωματίδια και το φως, εντούτοις φαίνεται να υπάρχει ένα μυστηριώδες υλικό που καταφέρνει να "ξεφύγει" της έλξης της. Γνωστό από τους «σχετικιστικούς πίδακες», που εκτοξεύονται από μαύρες τρύπες σε ένα χώρο εκατομμύριων ετών φωτός.
Δεδομένης της δύσκολης παρακολούθησης και μελέτης των μαύρων τρυπών, μια ομάδα ερευνητών από το Northwestern University και το Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ στράφηκαν σε υπερυπολογιστές υψηλής ισχύος για να προσομοιώσουν τις κινήσεις και τις ενέργειες αυτών των σχετικιστικών πιδάκων.
«Παρόμοια με το πώς το νερό σε μια μπανιέρα σχηματίζει στρόβιλο καθώς πηγαίνει κάτω προς την αποχέτευση, έτσι το αέριο και τα μαγνητικά πεδία που τροφοδοτούν μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα, στροβιλίζονται για να σχηματίσουν έναν περιστρεφόμενο δίσκο - ένα μπλεγμένο “σπαγγέτι” γραμμών μαγνητικού πεδίου ανακατεμένο σε ένα “ζωμό” θερμού αερίου», εξηγεί το Πανεπιστήμιο Northwestern, σε μια αρκετά ευνόητη ακουστική επισκόπηση της έρευνας.
Ενώ οι προηγούμενες προσομοιώσεις τείνουν να ευθυγραμμίσουν τον περιστρεφόμενο δίσκο με τον προσανατολισμό της μαύρης τρύπας, οι ερευνητές ισχυρίζονται ότι οι περισσότερες υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες - όπως αυτή που βρίσκεται στο κέντρο του γαλαξία μας - έχουν κεκλιμένους δίσκους, σε διαφορετικό άξονα από την ίδια τη μαύρη τρύπα. Κάτι ανάλογο με αυτό που συμβαίνει στον άξονα μιας σβούρας η οποία αρχίζει και χάνει την στροφορμή της ή κάτι παρόμοιο με την μετάπτωση του άξονα της Γης.
Για να προσομοιωθεί η περιοχή που περιβάλλει μια ταχέως περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα, απαιτεί τεράστια υπολογιστική ισχύ, γι 'αυτό και απαίτησε τόσο καιρό για να ανακαλυφθεί αυτή η μετάπτωση. Οι ερευνητές μπόρεσαν να αναπαράγουν αυτά τα φαινόμενα με τη τροφοδότηση του κώδικα προσομοίωσης της μαύρης τρύπας εκμεταλλευόμενοι την ταχύτητα επεξεργασίας από τις σύγχρονες μονάδες επεξεργασίας γραφικών(GPUs), με τη βοήθεια του υπερυπολογιστή Blue Waters. Μπορείτε να δείτε τα αποτελέσματα στη δεξιά πλευρά του παρακάτω βίντεο.
«Η υψηλή ανάλυση μας επέτρεψε, για πρώτη φορά, να εξασφαλίσουμε ότι οι μικρές στροβιλώδεις κινήσεις του δίσκου εντοπίζονται με ακρίβεια στα μοντέλα μας», δήλωσε ο Alexander Tchekhovskoy, επίκουρος καθηγητής φυσικής και αστρονομίας στο Weinberg College of Arts and Sciences.
«Προς έκπληξή μας, αυτές οι κινήσεις αποδείχθηκαν τόσο έντονες ώστε προκάλεσαν την πάχυνση του δίσκου και το σταμάτημα του φαινομένου της μετάπτωσης. Αυτό υποδηλώνει ότι η μετάπτωση μπορεί να συμβαίνει σε ριπές.»
Τα αποτελέσματα αυτής της μελέτης θα είναι κρίσιμα για περαιτέρω έρευνες σε μαύρες τρύπες, καθώς και φαινόμενα όπως τα κύματα βαρύτητας από τις συγκρούσεις αστέρων νετρονίων και τον κατακλυσμό των αστεριών από υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες. Η προσομοίωση χρησιμοποιείται επίσης για την ερμηνεία παρατηρήσεων από το Telescope Horizon Event (EHT), εξετάζοντας τη μαύρη τρύπα στην καρδιά του Γαλαξία.
