Supercomputers onthullen turbulentie in zwarte gaten: nieuw licht op magnetosonische golven in accretieschijven

AmsterdamOnderzoekers van de Tohoku Universiteit en de Utsunomiya Universiteit hebben ons begrip van turbulentie in de accretieschijven van zwarte gaten aanzienlijk verbeterd. Met behulp van krachtige supercomputers, waaronder Fugaku van RIKEN en ATERUI II van NAOJ, hebben ze de meest gedetailleerde simulaties tot nu toe uitgevoerd. Deze doorbraak stelt ons in staat om data van de Event Horizon Telescope en andere observatie-instrumenten beter te analyseren.

Dit onderzoek richt zich op: het uitvoeren van gedetailleerde computersimulaties van gas schijven, het observeren van turbulentie in deze schijven, en de ontdekking dat langzame magnetosonische golven een belangrijke rol spelen.

Aantrekkingskracht en Licht: Hoe Gasschijven Om Zwarte Gaten Wervelen

Aantrekkingsschijven bestaan uit gas dat naar zwarte gaten beweegt. De beweging binnen deze schijven is complex. Deze dynamiek begrijpen is belangrijk omdat het het licht beïnvloedt dat we kunnen waarnemen. Dit licht stelt ons in staat om zwarte gaten indirect te bestuderen, aangezien ze zelf geen licht uitstralen.

Eerdere simulaties beschikten niet over voldoende rekenkracht om het inertiële bereik te bestuderen, dat cruciaal is omdat het laat zien hoe energie beweegt tussen verschillende groottes van turbulente stromingen. Recente simulaties hebben aangetoond dat langzame magnetosonische golven het meest voorkomen in dit bereik, wat afwijkt van de turbulentie in de zonnewind waar Alfvén-golven domineren.

Lees ook:

Vandaag · 14:37

Nieuwe doorbraak: gepersonaliseerde epilepsiebehandeling door genetica en hersenmapping te combineren

Magnetosonische golven, beschreven door de magnetohydrodynamica, spelen een cruciale rol in het gedrag van geladen deeltjes in accretieschijven. Onderzoek toont aan dat trage magnetosonische golven, in tegenstelling tot Alfvén-golven, vaker voorkomen en zorgen voor specifieke verhitting van ionen in deze schijven. Dit heeft invloed op ons begrip van de omgevingen rondom zwarte gaten en hun energieke processen. Kennis over deze verhitting helpt bijvoorbeeld om theorieën over jetvorming en andere kenmerken van zwarte gaten te verklaren.

Turbulente elektromagnetische velden in deze schijven beïnvloeden zowel de verwarming als de deeltjesversnelling. Dit kan bijdragen aan de vorming van kosmische straling of andere hoogenergetische gebeurtenissen die in de ruimte worden waargenomen. Het bevestigen dat langzame magnetosonische golven veel voorkomen in het inertiële bereik, opent ook nieuwe manieren om gegevens te begrijpen die door radiotelescopen bij zwarte gaten worden bestudeerd.

De ontdekking toont aan dat turbulentie in accretieschijven fundamenteel verschilt van turbulentie in andere ruimtemilieus. Bijvoorbeeld, de turbulentie in de zonnewind wordt voornamelijk beïnvloed door Alfvéngolven. Dit betekent dat accretieschijven een unieke kans bieden om verschillende soorten turbulentie te bestuderen en te onderzoeken hoe energie tussen verschillende schalen wordt verplaatst.

Deze studie vergroot niet alleen onze theoretische kennis, maar helpt ons ook bij het observeren en begrijpen van de extreme omstandigheden in het universum. Door een beter begrip van turbulentie in accretieschijven kunnen wetenschappers nauwkeuriger gegevens van telescopen en andere meetinstrumenten interpreteren.