Kara deliklerin sınır bölgeleri, madde akışının ancak radiationın kör edici öfkesiyle engellendiği kaotik alanlar olmalıdır. Bu bölge kararsız, parlamalara, jetlere ve ani çıkışlara eğilimli olarak kabul edilir. Ancak bu dinamik olayları tahmin etmek, warped space ve etrafındaki aşırı fiziğin matematiksel olarak doğru tanımlamaları zor olduğu için karmaşık olabilir.
Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Flatiron Institute'tan araştırmacıların liderliğindeki yeni bir modelleme çalışması, yıldız kütleli kara deliklerin maddeyi nasıl yuttuğunu ve farklı oranlarda dışarı attığını gösteren bugüne kadarki en ayrıntılı simülasyonları sunuyor.
Önemlisi, çalışma önceki modellerde kullanılan basitleştirmelere dayanmıyor. O basitleştirmeler daha önce hesaplamaları mümkün kılmak için gerekliydi, ancak burada simülasyonlar çok daha karmaşık verilere dayanıyordu.
İki güçlü süper bilgisayar kullanarak, kara delik birikim akışlarının gözlem verilerini dönüşleri ve manyetik alan ölçümleriyle birleştiren ekip, Güneşimizden biraz daha büyük kara deliklerin etrafındaki gaz, ışık ve manyetizmanın hareketini tanımlayan yeni bir model geliştirdi.
Flatiron Institute'tan astrofizikçi Lizhong Zhang, "Bu, kara delik birikimindeki en önemli fiziksel süreçlerin doğru bir şekilde dahil edildiğinde neler olduğunu ilk kez görebilmemiz anlamına geliyor," diyor. "Bu sistemler son derece doğrusal olmayan yapıdadır; herhangi bir aşırı basitleştirme varsayımı sonucu tamamen değiştirebilir."
Yeni simülasyonlar, çeşitli kara delik sistemlerinin gözlemleriyle uyum sağlıyor. Süper kütleli kara deliklerin ayrıntılı görüntüleri artık mümkün olsa da, daha küçük nesnelerden gelen ışığın enerji dağılımını haritalamak için ayrıştırılması gerekiyor.
Araştırmacılar, yeterli miktarda malzeme çekerek, kara deliklerin önemli miktarda radyasyonu emen kalın birikim diskleri oluşturduğunu ve enerjiyi rüzgarlar ve jetler aracılığıyla saldığını gösterdi.
Bu açgözlü kara deliklerin simülasyonları ayrıca, malzemeleri inanılmaz oranlarda çeken ve yalnızca belirli, elverişli izleme açılarında gözlemlenebilen bir dışa dönük radyasyon ışını oluşturan dar bir huni oluştuğunu gösterdi.
Ekip ayrıca, çevredeki manyetik alanın konfigürasyonunun, gaz akışını ufka doğru ve rüzgar ve jetler şeklinde tekrar dışarı yönlendirmeye yardımcı olarak kara deliğin davranışında önemli bir rol oynayabileceğini buldu.
Zhang, "Bizim algoritmamız, kara delik birikimindeki radyasyonu genel görelilikte olduğu gibi ele alan mevcut tek algoritmadır," diyor.
Simülasyon, kütlelerin uzay ve zamanı nasıl bozduğunu açıklayan Einstein'ın genel görelilik teorisini, plazma gazını, manyetik alanları yöneten fizik yasalarını ve ışığın maddeyle nasıl etkileşime girdiğini kapsayan ayrıntılı modelleri içeriyor.
Araştırmacılar, "Yöntemlerimiz, eğimli uzay-zamandaki fotonların yayılmasını doğru bir şekilde yakalıyor ve akışkana bağlandığında doğrusal dalgalar ve şoklar için bilinen çözümlere yakınsıyor," diye yazıyorlar.
Araştırmacılar şimdi simülasyonlarının, kendi Samanyolu galaksimizin merkezindeki Sagittarius A* süper kütleli kara delik de dahil olmak üzere diğer kara delik türlerine de uygulanıp uygulanamayacağını görmek istiyorlar.
Ayrıca, simülasyonlarının beklenenden daha az X-ışını radyasyonu yayan, yakın zamanda keşfedilen 'küçük kırmızı noktaların' gizemini çözmeye yardımcı olabileceğini öne sürüyorlar.
Araştırmacılar, "Modellerimiz yıldız kütleli kara delikler için uygun opasiteleri kullansa da, sonuçlarımızın birçok genel özelliğinin süper kütleli kara deliklere birikim için de geçerli olması muhtemeldir," diye yazıyorlar.
Araştırma, The Astrophysical Journal'da yayınlandı.
