Astrophysical Journal Letters 2022″ width=”800″ height=”530″/>

Yeni kara delik simülasyonlarından birinden bir anlık görüntü. Burada, yeşil manyetik alan çizgileri bir sıcak plazma haritasının üzerine bindirilmiştir. Kara deliğin olay ufkunun hemen dışında, zıt yönleri gösteren manyetik alan çizgilerinin bağlantısı, kesiştikleri yerde bir X noktası oluşturur. Bu yeniden bağlanma süreci, plazmadaki bazı parçacıkları karadeliğe, bazılarını da uzaya fırlatır, bu da kara delik parlamalarının oluşumunda önemli bir adımdır. Kredi: B. Ripperda ve diğerleri, Astrofizik Dergi Mektupları 2022

Kara delikler her zaman karanlıkta değildir. Gökbilimciler, galaksimizin çekirdeğindeki de dahil olmak üzere, süper kütleli karadeliklerin olay ufkunun hemen dışından parlayan yoğun ışık gösterileri tespit ettiler. Bununla birlikte, bilim adamları, manyetik alanların şüphelenilen katılımının ötesinde bu alevlenmelerin nedenini belirleyemediler.

Fizikçiler, benzersiz güç ve çözünürlüğe sahip bilgisayar simülasyonlarını kullanarak gizemi çözdüklerini söylüyorlar: Araştırmacılar, 14 Ocak’ta araştırmacıların 14 Ocak’ta bildirdiğine göre, manyetik alan çizgilerinin yeniden bağlanması sırasında bir kara deliğin olay ufkunun yakınında salınan enerji, işaret fişeklerine güç veriyor. Astrofizik Dergi Mektupları.

Yeni simülasyonlar, manyetik alan ile kara deliğin ağzına düşen malzeme arasındaki etkileşimlerin, alanın sıkışmasına, düzleşmesine, kırılmasına ve yeniden bağlanmasına neden olduğunu gösteriyor. Bu süreç nihayetinde, sıcak plazma parçacıklarını ışık hızına yakın bir hızda kara deliğe veya uzaya fırlatmak için manyetik enerji kullanır. Bu parçacıklar daha sonra kinetik enerjilerinin bir kısmını foton olarak doğrudan yayabilir ve yakındaki fotonlara bir enerji artışı sağlayabilir. Bu enerjik fotonlar, gizemli kara delik parlamalarını oluşturuyor.

Bu modelde, önceden düşen malzemenin diski, olay ufkunun etrafındaki alanı temizleyerek, patlamalar sırasında fırlatılır. Bu toparlama, gökbilimcilere, olay ufkunun hemen dışında meydana gelen, genellikle gizlenmiş süreçlerin engelsiz bir görünümünü sağlayabilir.

Flatiron Institute’s Center’da doktora sonrası ortak araştırmacı olan çalışmanın başyazarı Bart Ripperda, “Olay ufkunun yakınındaki manyetik alan çizgilerini yeniden bağlamanın temel süreci, kara deliğin manyetosferinin manyetik enerjisine dokunarak hızlı ve parlak parlamalara güç sağlayabilir” diyor. New York City ve Princeton Üniversitesi’nde Hesaplamalı Astrofizik (CCA). “Plazma fiziğini astrofizikle gerçekten bağladığımız yer burası.”

Ripperda, CCA yardımcı araştırma bilimcisi Alexander Philippov, Harvard Üniversitesi bilim adamları Matthew Liska ve Koushik Chatterjee, Amsterdam Üniversitesi bilim adamları Gibwa Musoke ve Sera Markoff, Northwestern Üniversitesi bilim adamı Alexander Tchekhovskoy ve University College London bilim adamı Ziri Younsi ile yeni çalışmanın ortak yazarlığını yaptı.

Bir kara deliğin bir parlamaya kadar olan süreçte yukarıdan aşağıya görünümü. Sıcak plazma başlangıçta kara deliğe akar. Manyetik alan geliştikçe, bu akış tersine döner ve bazı malzemeleri dışarı doğru fırlatır. Bu hızlandırılmış malzeme parlamayı oluşturur. Kredi: B. Ripperda ve diğerleri, Astrofizik Dergi Mektupları 2022

Adına uygun bir kara delik ışık yaymaz. Bu nedenle, parlamalar kara deliğin olay ufkunun dışından gelmelidir – kara deliğin çekim gücünün o kadar güçlü hale geldiği sınır, ışığın bile kaçamayacağı sınırdır. Yörüngede dönen ve düşen malzeme, M87 galaksisinde bulunan dev kara deliğin etrafındaki gibi, bir yığılma diski biçimindeki kara delikleri çevreler. Bu malzeme, kara deliğin ekvatorunun yakınındaki olay ufkuna doğru basamaklanır. Bu kara deliklerin bazılarının kuzey ve güney kutuplarında, parçacık jetleri neredeyse ışık hızında uzaya fırlar.

Bir kara deliğin anatomisinde parlamaların nerede oluştuğunu belirlemek, ilgili fizik nedeniyle inanılmaz derecede zordur. Kara delikler zamanı ve uzayı büker ve güçlü manyetik alanlar, radyasyon alanları ve türbülanslı plazma ile çevrilidir – o kadar sıcak ki elektronlar atomlarından ayrılır. Güçlü bilgisayarların yardımıyla bile, önceki çabalar, yalnızca parlamalara güç sağlayan mekanizmayı göremeyecek kadar düşük çözünürlüklerde kara delik sistemlerini simüle edebilirdi.

Ripperda ve meslektaşları, simülasyonlarında ayrıntı düzeyini artırmak için her şeyi yaptılar. Hesaplama süresini üç süper bilgisayarda kullandılar: Tennessee’deki Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndaki Summit süper bilgisayarı, Austin’deki Texas Üniversitesi’ndeki Longhorn süper bilgisayarı ve California Üniversitesi, San Diego’daki Flatiron Enstitüsü’nün Temel Reis süper bilgisayarı. Toplamda, proje milyonlarca bilgi işlem saatini aldı. Tüm bu hesaplama gücünün sonucu, bir kara deliğin çevresinin şimdiye kadar yapılmış en yüksek çözünürlüklü simülasyonuydu ve önceki çabaların 1000 katından fazla çözünürlükle.

Artan çözünürlük, araştırmacılara bir kara delik parlamasına yol açan mekanizmaların benzeri görülmemiş bir resmini verdi. Süreç, kara deliğin olay ufkundan fışkıran, jeti oluşturan ve yığılma diskine bağlanan manyetik alan çizgilerine sahip olan kara deliğin manyetik alanına odaklanır. Önceki simülasyonlar, kara deliğin ekvatoruna akan malzemenin manyetik alan çizgilerini olay ufkuna doğru sürüklediğini ortaya çıkardı. Sürüklenen alan çizgileri olay ufkunun yakınında yığılmaya başlar ve sonunda geri iterek içeri akan materyali engeller.

Olağanüstü çözünürlüğü ile yeni simülasyon ilk kez, akan malzeme ile kara deliğin jetleri arasındaki sınırdaki manyetik alanın nasıl yoğunlaştığını, ekvator alan çizgilerini sıkıştırdığını ve düzleştirdiğini yakaladı. Bu alan çizgileri artık kara deliğe doğru veya ondan uzağa işaret eden alternatif şeritlerde. Zıt yönleri gösteren iki çizgi birleştiğinde kırılabilir, yeniden bağlanabilir ve karışabilir. Bağlantı noktaları arasında manyetik alanda bir cep oluşur. Bu cepler, jetlerdeki manyetik alandan alınan enerji sayesinde ya kara deliğe düşen ya da muazzam hızlarda uzaya doğru hızlandırılan sıcak plazma ile doldurulur.

Ripperda, “Simülasyonlarımızın yüksek çözünürlüğü olmadan alt dinamikleri ve altyapıları yakalayamazsınız” diyor. “Düşük çözünürlüklü modellerde yeniden bağlantı oluşmaz, dolayısıyla parçacıkları hızlandırabilecek hiçbir mekanizma yoktur.”

<img src="https://teknomers.com/wp-content/uploads/2022/02/1643961059_270_Simulasyonlar-manyetik-yeniden-baglanti-ile-calisan-titremeyi-gosteriyor.jpg" alt="Süper kütleli kara delik parlamalarının kökeni belirlendi: şimdiye kadarki en büyük simülasyonlar, manyetik "yeniden bağlantı" tarafından desteklenen titremeyi gösteriyor" title="Yeni kara delik simülasyonlarından birinden bir anlık görüntü. Kaynak: B. Ripperda ve diğerleri, Astrophysical Journal Letters 2022″/>

Yeni kara delik simülasyonlarından birinden bir anlık görüntü. Kredi: B. Ripperda ve diğerleri, Astrofizik Dergi Mektupları 2022

Fırlatılan materyaldeki plazma parçacıkları, hemen bir miktar enerjiyi fotonlar olarak yayar. Plazma parçacıkları, yakındaki fotonlara bir enerji artışı sağlamak için gereken enerji aralığına daha da dalabilirler. Bu fotonlar, ya yoldan geçenler ya da fırlatılan plazma tarafından başlangıçta yaratılan fotonlar, en enerjik parlamaları oluşturur. Malzemenin kendisi kara deliğin çevresinde dönen bir sıcak damla ile son buluyor. Böyle bir leke, Samanyolu’nun süper kütleli kara deliğinin yakınında tespit edildi. Ripperda, “Böyle bir sıcak noktaya güç sağlayan manyetik yeniden bağlantı, bu gözlemi açıklamak için dumanı tüten bir silahtır” diyor.

Araştırmacılar ayrıca kara delik bir süre parladıktan sonra manyetik alan enerjisinin azaldığını ve sistemin sıfırlandığını gözlemlediler. Sonra, zamanla süreç yeniden başlar. Bu döngüsel mekanizma, kara deliklerin neden her gün (Samanyolu’nun süper kütleli kara deliği için) ile birkaç yılda bir (M87 ve diğer kara delikler için) arasında değişen belirli programlarda parlamalar yaydığını açıklıyor.

Ripperda, yakın zamanda fırlatılan James Webb Uzay Teleskobu’ndan Event Horizon Teleskobu’ndan alınanlarla birleştirilen gözlemlerin, yeni simülasyonlarda görülen sürecin gerçekleşip gerçekleşmediğini ve bir kara deliğin gölgesinin görüntülerini değiştirip değiştirmediğini doğrulayabileceğini düşünüyor. “Görmemiz gerekecek,” diyor Ripperda. Şimdilik, kendisi ve meslektaşları simülasyonlarını daha da ayrıntılı bir şekilde geliştirmek için çalışıyorlar.


Kara deliklerin manyetik ‘kelleşmesi’ genel görelilik tahminini kurtarıyor


Daha fazla bilgi:
B. Ripperda ve diğerleri, Kara Delik Flares: 3D Plazmoid-aracılı Yeniden Bağlantı yoluyla Accreted Magnetic Flux Ejection, Astrofizik Dergi Mektupları (2022). DOI: 10.3847/2041-8213/ac46a1

Simons Vakfı tarafından sağlanan

Alıntı: Süper kütleli kara delik parlamalarının kaynağı belirlendi: Simülasyonlar, manyetik ‘yeniden bağlantı’ (2022, 3 Şubat) tarafından desteklenen titremeyi gösteriyor, 4 Şubat 2022’de https://phys.org/news/2022-02-supermassive-black-hole-flares’ten alındı -simulations.html

Bu belge telif haklarına tabidir. Özel çalışma veya araştırma amaçlı herhangi bir adil işlem dışında, yazılı izin alınmadan hiçbir bölüm çoğaltılamaz. İçerik yalnızca bilgi amaçlı sağlanmıştır.



uzay-1

Bir yanıt yazın