Вчені довели, що чорні діри генерують потужні спалахи енергії на мільярди світлових років

Астрофізики створили найточнішу на сьогодні комп’ютерну симуляцію процесів навколо чорних дір. Вона пояснює, як ці об’єкти випромінюють світло, що можна зафіксувати з мільярдів світлових років. Моделювання, проведене командою з Фонду Саймонса у Нью-Йорку, показало: чорні діри не лише поглинають матерію, а й генерують потужні спалахи енергії, коли газ і пил падають у їхню гравітаційну зону.

На візуалізаціях чорні діри виглядають як темні кола, оточені яскравими дисками з відтінками рожевого, пурпурового й помаранчевого. За словами дослідниці Лічжун Чжан, колір відображає щільність газу: чим він інтенсивніший, тим більша густина речовини. Матеріал, що обертається навколо, нагрівається до екстремальних температур і світиться, створюючи випромінювання, яке дозволяє астрономам спостерігати ці об’єкти навіть у віддалених галактиках.

Для моделювання поведінки речовини поблизу чорних дір зоряної маси команда використала два найпотужніші суперкомп’ютери світу — Fron­tier (Oak Ridge Nation­al Lab­o­ra­to­ry, Теннессі) та Auro­ra (Argonne Nation­al Lab­o­ra­to­ry, Іллінойс). Їхня продуктивність у квінтильйон операцій за секунду дала змогу вперше точно відтворити фізичні процеси, включно з взаємодією випромінювання та магнітних полів у гарячих акреційних дисках.

Результати показали, що навколо чорної діри формується високотурбулентний диск із розпеченого газу, який залишається стабільним попри хаотичний рух речовини. Магнітне середовище підтримує цю рівновагу, а надлишкова енергія іноді викидається у вигляді релятивістських струменів. Це пояснює, чому чорні діри, невидимі самі по собі, випромінюють світло космічних масштабів.

Науковці підкреслюють, що це перше дослідження, яке точно відтворює радіаційні процеси навколо чорних дір зоряної маси без спрощених моделей. Наступним кроком стане перевірка, чи поширюються отримані результати на надмасивні чорні діри в центрах галактик, які визначають їхню еволюцію. Робота, опублікована в журналі The Astro­phys­i­cal Jour­nal, відкриває нове розуміння того, як із найтемніших об’єктів Всесвіту може народжуватися найяскравіше світло.