Przejdź do głównej zawartości

Jak uciec z czarnej dziury

Czarne dziury słyną z ogromnego apetytu, pochłaniając  materię z taką zaciekłością, że nawet światło nie może uciec, gdy zostanie pochłonięte.


Mniej zrozumiałe jest jednak to, jak czarne dziury oczyszczają energię zamkniętą w ich rotacji, wyrzucając w przestrzeń plazmę z prędkościami zbliżonymi do prędkości światła. Dżety te mogą rozciągać się w przestrzeni na miliony lat świetlnych. 

Nowe symulacje kierowane przez naukowców pracujących w Department of Energy’s Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) oraz UC Berkeley łączą dziesięcioletnie teorie w celu uzyskania nowego wglądu w mechanizmy napędzające w strumieniach plazmy, które pozwalają im kraść energię z potężnego pola grawitacyjnego czarnych dziur i napędzać je z dala od nich.

Symulacje mogą zapewnić użyteczne porównanie obserwacji o wysokiej rozdzielczości z Teleskopu Horyzontu Zdarzeń, zaprojektowanego w celu dostarczenia pierwszych bezpośrednich obrazów regionów, w których tworzą się strumienie plazmy.

Teleskop zapewni nowy wgląd na czarną dziurę w centrum Drogi Mlecznej, a także szczegółowe spojrzenie na inne supermasywne czarne dziury.

„W jaki sposób energia rotacji czarnej dziury może zostać wyodrębniona do stworzenia dżetu? To pytanie zadawaliśmy sobie od dłuższego czasu” – powiedział Kyle Parfrey, który kierował pracami nad symulacjami.

Po raz pierwszy symulacje łączą teorię, która wyjaśnia, w jaki sposób natężenie elektryczne wokół czarnej dziury skręcają pola magnetyczne w tworzenie się dżetów, z osobną teorią wyjaśniającą, w jaki sposób cząsteczki przechodzące przez horyzont zdarzeń czarnej dziury, mogą ukazywać się odległemu obserwatorowi jako przenoszące ujemną energię i obniżające całkowitą energię rotacji czarnej dziury.

Symulacje komputerowe napotykają trudności w modelowaniu całej złożonej fizyki związanej z wyrzutem strumienia plazmy, która musi uwzględniać tworzenie się par elektronów i pozytonów, mechanizmu przyspieszania cząstek i emisję promieniowania z dżetów.

Wykonywane w centrum superkomputerów w NASA Ames Research Center w Mountain View w Kalifornii, symulacje zawierają nowe techniki numeryczne, które stanowią pierwszy model bezkolizyjnej plazmy – w której zderzenia między naładowanymi cząstkami nie odgrywają głównej roli – w obecności silnego pola magnetycznego powiązanego z czarną dziurą.

Symulacje naturalnie wywołują efekty znane jako mechanizm Blandforda-Znajka opisujący skręcające się pola magnetyczne, które tworzą dżety, oraz oddzielny proces Penrose’a opisujący, co się dzieje, gdy cząstki o ujemnej energii są połykane przez czarną dziurę.

Zespół zamierza lepiej wymodelować proces, w którym pary elektron-pozyton tworzone są w dżetach, w celu bardziej realistycznego zbadania dystrybucji plazmy przez dżety i ich emisji promieniowania, aby porównać je z obserwacjami. Planują również poszerzyć zakres symulacji, aby uwzględnić przepływ materii opadającej wokół horyzontu zdarzeń czarnej dziury.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…