Wizualizacja modelu superkomputera pokazuje, jak pozytony zachowują się w pobliżu horyzontu zdarzeń wirującej czarnej dziury.
Grawitacyjne przyciąganie czarnej dziury jest tak duże, że nawet światło nie może uciec, jeśli zbliża się do krytycznie bliskiej odległości. Ale masz szansę uciec. To prawda, że musisz być cząstką subatomową.
Gdy czarne dziury absorbują materię w środowisku, wyrzucają również potężne strumienie gorącej plazmy z elektronami i pozytonami. Zanim cząstki osiągną horyzont zdarzeń (punkt bez powrotu), zaczynają przyspieszać. Poruszając się z prędkością zbliżoną do prędkości światła, cząsteczki te odbijały się od horyzontu zdarzeń i wypychały wzdłuż osi obrotu czarnej dziury.
Zjawisko to nazywane jest dżetami relatywistycznymi. Są to gigantyczne i silne strumienie cząstek emitujących światło. Naukowcy obserwowali takie dysze przez dziesiątki lat, ale nikt nie rozumie dokładnie, w jaki sposób zbiegające cząstki otrzymują niezbędną energię.
Aby znaleźć odpowiedź, naukowcy opracowali nowy zestaw symulacji dla superkomputera, który łączył dziesięcioletnie teorie, aby dostarczyć nowych informacji na temat mechanizmów strumienia plazmy, które umożliwiają kradzież energii z potężnych pól grawitacyjnych czarnych dziur.
Symulacja po raz pierwszy łączy teorię, która wyjaśnia, w jaki sposób prądy elektryczne wokół czarnej dziury wiją pola magnetyczne w strumieniu, z teorią, gdzie ujawnia się, w jaki sposób cząstki przekraczające horyzont zdarzeń mogą zmniejszyć całkowitą energię rotacji czarnej dziury. Model musiał wziąć pod uwagę nie tylko przyspieszenie cząstek i światło emanujące z dżetów relatywistycznych, ale także sposób, w jaki tworzone są pozytony i elektrony (zderzenie fotonów o wysokiej energii, takich jak promienie gamma). Jest to formacja pary, która może przekształcić światło w materię. Wyniki nowego modelowania nie odbiegają radykalnie od poprzednich ustaleń, ale dostarczają ciekawych niuansów. Na przykład możliwe było znalezienie dużego agregatu cząstek, których energie relatywistyczne są ujemne, mierzone przez obserwatorów z dala od czarnej dziury. Kiedy wpadają do czarnej dziury, jej całkowita energia jest zmniejszona.
Ponadto naukowcy stają przed niespodzianką. Okazało się, że tak wiele cząstek o ujemnej energii wchodzi do czarnej dziury, że energia wydobyta przez upadek jest porównywalna z energią otaczającego pola magnetycznego. Jeśli obserwacje to potwierdzą, to wpływ cząstek o ujemnej energii jest tak silny, że może zmienić oczekiwania dotyczące widm emisyjnych dżetów czarnej dziury.
Zespół planuje ulepszyć modele, porównując dane z rzeczywistymi obserwacjami obserwatoriów, takich jak teleskop Event Horizon (jego celem jest zrobienie pierwszych zdjęć czarnej dziury).
