Anyagvilág - Háttérinformáció

Megoldódott a fekete lyukak rejtélye

Tartalomjegyzékhez Világképem     

Évtizedek óta izgatja az asztrofizikusokat, milyen folyamatok hozzák létre a (csillag méretű) fekete lyukak környezetéből érkező intenzív, nagyenergiájú (kemény) röntgensugárzást.

Egy, az Astrophysícal Journalben most megjelent tanulmányban a Johns Hopkins Egyetem (JHU), a NASA és a Rochesteri Műszaki Egyetem asztrofizikusaiból álló kutatócsoport arról számolt be, hogy számítógépes szimulációval végre sikerült meggyőző erővel kitölteniük azt a „hézagot", amely az elméleti modellek korábbi jóslatai és a megfigyelések között látszott.

A fekete lyukak irányából érkező röntgensugárzás kisebb energiájú, úgynevezett „lágy" komponensének eredetére eddig is volt magyarázat: amikor a fekete lyuknak lehetősége van a környezetéből anyagot magába szívni, ez az anyag (por- és gáztömegek) egy befogási (akkréciós) korongban örvénylik körülötte, s minél közelebb kerül az elnyelődéshez (a fekete lyuk eseményhorizontjához, amelyen belülről már soha nem juthat ki), annál forróbbra hevül: a korábbi számítások szerint a gáztömegek hőmérséklete a 10 millió Celsius-fokot (durván a Nap felszíni hőmérsékletének kétszeresét) is elérheti. Ilyen forró gáz nagy intenzitású lágy röntgensugárzást bocsát ki, de a szintén megfigyelt intenzív kemény (egy-két nagyságrenddel nagyobb energiájú) komponensre a modell — legalábbis eddig — nem adott magyarázatot.

Egy állókép az akkréciós korongban örvénylő anyagtömegek viselkedését modellező számítógépes szimulációból

Most a Julián Krolik, a JHU asztrofizika-professzora vezette kutatócsoport a hagyományos elméleti modellek minden eddiginél részletesebb és pontosabb számítógépes szimulációjával bizonyították, hogy a fekete lyuk körül befelé örvénylő gáztömegekben valóban olyan extrém feltételek alakulnak ki, amelyek eredményeként a gázban a korábban becsültnél akár százszor nagyobb energiájú röntgensugarak is létrejönnek.

Az áttöréshez lényegében semmilyen új elméleti feltételezésre nem volt szükséges, csupán a korábban a számítógépek teljesítménye szabta korlátok miatt figyelmen kívül hagyott („elhanyagolt") részleteket kellett aprólékos türelemmel a szimulációba beépíteni, beleértve a forró, közel fénysebességgel örvénylő (relativisztikus) plazma magnetohidronikai egyenleteit. A bonyolult szimuláció futtatása a Texas-i Egyetem (Austin) Ranger nevű szuperszámítógépes rendszerében több mint 27 napot (600 órát) vett igénybe.

Kiderült, hogy a közel fénysebességgel örvénylő plazma extrém hőmérsékleti- és nyomásviszonyai drámai módon felerősítik az akkréciós korongot átszövő mágneses mezők nagyságát is, ami visszahat a kavargó anyagra és még tovább hevíti a plazmát.

Tartalomjegyzékhez Világképem     

--------------

(ScienceDaily)

Élet és Tudomány - 2013/27 - 860.o.