В 2019 году мир увидел первое в истории изображение чёрной дыры. Но наука не остановилась на фотографии: теперь учёные шагнули дальше и впервые симулировали загадочную область прямо на краю тени чёрной дыры.
Объект исследования — сверхмассивная чёрная дыра в центре галактики М87, в 55 миллионах световых лет от нас. Для этого команда Эндрю Чейла из Принстона использовала мощнейшие суперкомпьютеры Stampede2 и Stampede3, чтобы воссоздать сложные процессы, происходящие на границе горизонта событий.
«Чёрные дыры — чрезвычайно сложные среды. Лучшие доступные инструменты, которые у нас есть, — это суперкомпьютерные симуляции. Удивительно, что мы смогли построить эти компьютеры и коды, которые позволяют создавать точные модели того, что происходит в такой странной и сложной системе».
— Эндрю Чейл, астрофизик
Симуляции показали, как горячие электроны закручиваются спиралью у самой тени, создавая световой рисунок, который мы видим на изображениях EHT. В отличие от прежних моделей, новая версия учитывает различия между электронами и протонами. Результат оказался неожиданным: электроны оказались гораздо горячее, чем думали раньше, хотя их температура примерно в сто раз ниже, чем у протонов. Именно это несоответствие определяет яркость и форму наблюдаемой тени.
Кроме того, модель выявила, что вид чёрной дыры не является статичным. Яркая точка на фотонном кольце смещается со временем, отражая хаотические потоки плазмы, которые нагреваются и остывают возле горизонта событий. Это значит, что будущие изображения будут напоминать скорее фильм, чем фотографию.
Работа открывает новый этап в понимании природы чёрных дыр: теперь учёные не только фиксируют их облик, но и начинают наблюдать, как он меняется с течением времени.
Источник: Sciencealert
