Znanstvenici sa sveučilišta Tohoku i Utsunomiya postigli su značajan napredak u razumijevanju kompleksne prirode turbulencija u akrecijskim diskovima koji okružuju crne rupe. Korištenjem vrhunskih superračunala kao što su RIKEN-ov "Fugaku" i NAOJ-ov "ATERUI II", simulirali su najvišu razlučivost tih diskova, pružajući nove uvide u te složene fenomene. Akrecijski diskovi, koji se formiraju od plina i prašine što spiralno pada prema crnoj rupi, emitiraju elektromagnetsko zračenje, omogućujući teleskopima da indirektno promatraju te objekte.

Simulacije koje su znanstvenici proveli obuhvatile su tzv. inercijski raspon, dosad neprimijećen u ranijim studijama zbog nedostatka računalnih resursa. Ovaj raspon povezuje velike i male vrtloge unutar akrecijskih diskova, pružajući bolji uvid u načine na koje se materijal kreće prema crnoj rupi. Ključni napredak u istraživanju bila je identifikacija "sporih magnetosoničnih valova" koji dominiraju ovim rasponom. Ovi niskofrekventni valovi uzrokuju selektivno zagrijavanje iona unutar diskova, što je ključno za razumijevanje interakcija između elektromagnetskih polja i nabijenih čestica.

Za astrofizičare, ovi rezultati predstavljaju veliki iskorak u objašnjavanju procesa akrecije - pri čemu se materijal iz diska gravitacijski privlači prema crnoj rupi. Do sada, simulacije nisu uspijevale precizno prikazati ove fenomene zbog ograničenja u računalnoj moći. Međutim, sada je po prvi put moguće modelirati ove pojave s velikom točnošću, omogućujući bolje razumijevanje turbulencija unutar akrecijskih diskova i njihovih učinaka na crne rupe.

Ova nova otkrića važna su i za poboljšanje interpretacije podataka iz teleskopa kao što je Event Horizon, koji proučava regije oko crnih rupa. Znanstvenici vjeruju da će rezultati pomoći u tumačenju podataka o elektromagnetskom zračenju koje dolazi iz tih područja, kao i u daljnjem istraživanju prirode crnih rupa.

Crne rupe su dugo vremena izazivale znatiželju znanstvenika, a ovaj novi napredak donosi bolji uvid u njihovu dinamiku. Iako ih ne možemo izravno promatrati, studije akrecijskih diskova otvaraju prozor u razumijevanje kako crne rupe utječu na svoju okolinu i kako materijal unutar diskova emitira energiju prije nego što zauvijek nestane unutar crne rupe.

Ovo istraživanje objavljeno je u časopisu Science Advances 28. kolovoza 2024., a očekuje se da će značajno pridonijeti budućim studijama o crnim rupama i njihovu utjecaju na okolne kozmičke procese.

Izvor: Tohoku University