Учёные из Университета Тохоку и Университета Уцуномия сделали серьёзный шаг вперёд в понимании сложной природы турбулентных процессов в аккреционных дисках — структурах, окружающих чёрные дыры. Они провели моделирование с максимально высоким разрешением на данный момент, используя суперкомпьютеры.
Аккреционный диск представляет собой вращающуюся конструкцию газа, постепенно движущегося к центру чёрной дыры. Непосредственное наблюдение чёрных дыр невозможно из-за их способности поглощать свет, однако аккреционные диски испускают электромагнитное излучение, которое улавливается телескопами, позволяя таким образом исследовать чёрные дыры косвенным образом.
«Точное воспроизведение поведения аккреционных дисков значительно углубляет наше понимание физических процессов, происходящих вокруг чёрных дыр. Это исследование предоставляет ключевые данные для трактовки результатов наблюдений с использованием телескопа Event Horizon», — сообщил Ёхэй Кавадзура.
Для моделирования учёные применили суперкомпьютеры, такие как Fugaku от компании RIKEN и ATERUI II от компании NAOJ. Это позволило им впервые смоделировать «инерционный диапазон», который соединяет крупные и мелкие вихри в турбулентности аккреционного диска.
В результате было выяснено, что в этом диапазоне главная роль принадлежит «медленным магнитозвуковым волнам». Это открытие даёт объяснение выборочному нагреву ионов в аккреционных дисках. Турбулентные электромагнитные поля в этих дисках взаимодействуют с заряженными частицами, что потенциально может ускорять некоторые из них до очень высоких энергий.
Исследование также указывает на принципиальное отличие турбулентности в аккреционных дисках от турбулентности в солнечном ветре, где главенствуют Альвеновские волны. Этот научный прорыв обещает улучшить интерпретацию данных наблюдений радиотелескопов, направленных на области вокруг чёрных дыр.
Источник: iXBT
