Bild https://tacc.utexas.edu/
Superdatorsimuleringar hjälper forskare att få förståelse av miljön bortom ett
svart håls "skugga", materia precis utanför dess händelsehorisont. Ovan är en ögonblicksbild av strålningssimuleringar av det svarta hålet M87. Källa: DOI:
10.1093/mnras/staf200
De första bilderna av svarta hål togs 2019. Bilderna visade ett glödande munkformat objekt i centrum av galaxen
Messier 87 (M87 – 55 miljoner ljusår från jorden). Superdatorsimuleringar hjälper
nu forskare att få mer förståelse av miljön bortom ett svart håls
"skugga", materia precis utanför dess händelsehorisont.
"Ända sedan vi tog den första bilden av det
svarta hålet har det pågått mycket arbete med att försöka förstå miljön runt
det svarta hålet", beskriver Andrew Chael, forskare vid Princeton
University och medlem av Princeton Gravity Initiative. Event Horizon Telescope
Collaboration (EHT), kopplar samman teleskop från hela världen för att
bilda ett megateleskop som är ungefär lika stort som jorden. EHT använder en
teknik som kallas Very Long Baseline Interferometry, en typ av astronomisk
interferometri som används inom radioastronomi och som jämför teleskopsignaler
för att sy ihop dessas bilder som löst upp det svarta hålet M87.
I bilden av det svarta hålet visas ljus från heta elektroner som kretsar runt omgivande magnetfältslinjer som ger synkrotronstrålning.
"Vi vill förstå karaktären hos partiklarna i plasma som det svarta hålet slukar och detaljerna i magnetfälten blandade med plasmat som i M87 avfyrar enorma, ljusstarka jetstrålar av subatomära partiklar", beskriver Chael. Dennes forskargrupp är en av dem som använder avancerade simuleringar för att modellera det dynamiska samspelet mellan högenergirik plasma, kraftfulla magnetfält och den överväldigande gravitationen nära svarta hål. Dessa krafter verkar inte isolerat de interagerar på komplexa, återkopplingsdrivna sätt som gör det möjligt för svarta hål att konsumera omgivande materia, skicka iväg jetstrålar över stora avstånd och avge en glödande strålning som fångas upp av Event Horizon Telescope. Chaels senaste framsteg inom simuleringsteknik beskrivs i hans studie som publicerades i februari 2025 i Monthly Notices of the Astronomical Society.
Simuleringar som visar de elektriskt laddade partiklarna av protoner och elektroner i plasmat som omger det svarta hålet som ses som en vätska. Högupplösta simuleringar avslöjade att även om det svarta hålets skugga förblir anmärkningsvärt konsekvent i storlek och allmän struktur år från år är den långt ifrån statisk. Dessutom skiftar den ljusaste punkten på ringen över tid, drivet av turbulent blandning och dynamiska flöden av plasma nära händelsehorisonten.
När olika områden av gas värms upp eller kyls ner på
grund av dessa kaotiska processer, utvecklas det svarta hålets utseende subtilt
men mätbart.
