Etkinlik Horizon Teleskop İşbirliği’nden yüz yıl önce 2019’da bir kara deliğin ilk görüntüsünü yayınladı – Galaxy M87’nin kalbinde yer aldı – AStronom Heber Curtis, Galaxy’nin merkezinden çıkıntı yapan garip bir jet keşfetti. Bugün, bunu kara deliğin m87*jeti olduğunu biliyoruz. Bu tür jetler de diğer kara delikler tarafından yayılır. Goethe Üniversitesi’ndeki teorik astrofizikçiler, yüksek matematiksel hassasiyetle kara deliklerin rotasyonel enerjilerini nasıl ultra hızlı jetlere dönüştürdüğünü açıklamak için sayısal bir kod geliştirdiler.
Bulgular şurada yayınlandı Astrofizik dergi mektupları.
Yaklaşık iki yüzyıl boyunca, Charles Messier’in 1781’de “87: Yıldız Olmayan Nebula” olarak tanımladığı Başak takımyıldızındaki parlak noktanın aslında çok büyük bir galaksi olduğu belirsizdi. Sonuç olarak, başlangıçta 1918’de keşfedilen garip jet için bu “bulutsu” nın merkezinden ortaya çıkan bir açıklama yoktu.
Dev Galaxy M87’nin kalbinde, altı buçuk milyar güneş kütlesi içeren ve ekseninde hızla dönen M87*kara deliği var. Bu rotasyondan gelen enerjiyi kullanan M87*, neredeyse ışık hızına atılan ve 5.000 ışık yılı boyunca uzanan bir parçacık jetini güçlendirir. Bu tür jetler ayrıca diğer dönen kara delikler tarafından üretilir. Evren genelinde enerji ve maddenin dağılmasına katkıda bulunurlar ve tüm galaksilerin evrimini etkileyebilirler.
Prof. Luciano Rezzolla liderliğindeki Goethe Üniversitesi Frankfurt’taki bir astrofizik ekibi, dönme enerjisini bir parçacık jetine dönüştüren süreçleri yüksek hassasiyetle tanımlayan Frankfurt Hell-Inser-In Parter-In Parter-In Parter-In Parter-In Parters Code adlı sayısal bir kod geliştirdi.
Sonuç: Şimdiye kadar güçlü manyetik alanlar yoluyla kara delikten dönme enerjisinin çıkarılmasından sorumlu olduğu düşünülen Blandford – Znajek mekanizmasına ek olarak, bilim adamları, enerji ekstraksiyonuna, yani manyetik yeniden bağlantıda başka bir sürecin dahil olduğunu ortaya koydu. Bu süreçte, manyetik alan çizgileri kırılır ve yeniden birleştirilir, bu da manyetik enerjinin ısı, radyasyon ve plazma patlamalarına dönüştürülmesine yol açar.
FPIC kodu, kara deliğin güçlü yerçekiminin etkisi altında çok sayıda yüklü parçacığın ve aşırı elektromanyetik alanların evrimini simüle etti. Kodun ana geliştiricisi Dr. Claudio Meringolo şöyle açıklıyor: “Bu tür süreçlerin simüle edilmesi, aşırı yerçekimi ve manyetik alanların etkileşimi tarafından yönetilen kompakt nesnelerin yakınındaki kavisli uzayda zamanlarda göreceli plazmaların karmaşık dinamiklerini anlamak için çok önemlidir.”
Araştırmalar, Frankfurt’un “Goethe” süper bilgisayarında ve Stuttgart’ın “Hawk” da milyonlarca CPU saatini tüketen son derece zorlu süper bilgisayar simülasyonları gerektiriyordu. Bu büyük bilgi işlem gücü, Albert Einstein’ın genel görelilik teorisine göre Maxwell denklemlerini ve elektron ve pozitronlar için hareket denklemlerini çözmek için şarttı.
Kara deliğin ekvatoral düzleminde, araştırmacıların hesaplamaları yoğun bir yeniden bağlanma aktivitesi ortaya çıkardı, bu da bir plazmoid zincirinin oluşumuna yol açtı – enerjik “kabarcıklar” da plazma yoğunlaşması – neredeyse ışık hızında hareket ediyor. Bilim adamlarına göre, bu sürece jetler ve plazma patlamaları gibi aşırı astrofizik fenomenlere güç sağlamak için kullanılan negatif enerjiye sahip parçacıkların üretilmesi eşlik ediyor.
“Sonuçlarımız, Blandford -Znajek mekanizmasının bir kara delikten dönme enerjisini çıkarabilen tek astrofizik süreç olmadığı büyüleyici olasılığını ortaya koyuyor,” diyor FCIC projesinde de çalışan Dr. Filippo Camilloni, ancak manyetik yeniden bağlantı kuruyor. “
Rezzolla, “Çalışmamızla, enerjinin kara deliklerden dönen ve jetlere kanalize edilmesinden nasıl verimli bir şekilde çıkarıldığını gösterebiliriz” diyor. “Bu, aktif galaktik çekirdeklerin aşırı parlaklıklarını ve parçacıkların neredeyse ışık hızına hızlanmasını açıklamamıza izin veriyor.”
Sofistike sayısal kodlar kullanarak bir kara deliğin yakınında neler olduğunu daha iyi anlamanın inanılmaz derecede heyecan verici ve büyüleyici olduğunu ekliyor. “Aynı zamanda, bu karmaşık simülasyonların sonuçlarını titiz bir matematiksel tedavi ile açıklamak daha da ödüllendiricidir – işimizde yaptığımız gibi.”
