Как и большинство галактик, Млечный Путь размещена сверхмассивная черная дыра в ее центре. Называется Стрелец A*, объект захватил любопытство астрономов на протяжении десятилетий. И сейчас идет попытка изображения напрямую.
Ловить хорошую фотографию небесного зверя потребует более глубокого понимания того, что происходит вокруг него, которая оказалась сложной из-за сильно разных масштабах. «Это самая большая вещь, которую мы должны преодолеть», — сказал Шон Ресслер, докторской исследователь в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре Института теоретической физики Кавли (KITP), который только что опубликовал статью в год, исследуя магнитные свойства аккреционного диска вокруг Стрельца А*.
В исследовании, Ресслер, сотрудник постдок KITP Крис белый и своих коллег, Элиот Quataert из Калифорнийского университета в Беркли и Джеймс Стоун в Институте перспективных исследований, стремились определить, является ли черная дыра магнитного поля, которое создается в падении дело, может накапливаться до точки, где она кратко дроссели с этого потока, состояние ученые называют магнитно арестован. Отвечая на этот потребует моделирования системы до ближайшей орбите звезды.
Рассматриваемая система охватывает семь порядков. Горизонт Событий черной дыры, или конверт, откуда нет возврата, достигает около 4 до 8 миллионов километров от его центра. Между тем, звезды орбите около 20 триллионов километров, или о том, насколько близкой соседней Солнцу звездой.
«Поэтому вам придется отслеживать вопросам, входящим в очень больших масштабах вплоть до очень малых масштабах», — сказал Ресслер. «И делать это в одном симуляторе невероятно сложно, что это невозможно».Мельчайшие события будут развиваться на масштабах от нескольких секунд в то время как крупнейшие явления в течение тысяч лет.
Этот документ связывает небольшой масштаб моделирования, которые, в основном, на основе теории, с масштабного моделирования, которые могут быть ограничены фактическими наблюдениями. Чтобы добиться этого, Ресслер разделить задачи между модели в три перекрывающихся масштабах.
Первая модель основывалась на данных из Стрельца А*с окрестных звезд. К счастью, активность черной дыры доминируют только 30 или около того Вольфа-Райе звезды, которые сдуть огромное количество материала. «Потери массы от одной из звезд больше, чем общая сумма вещи падать в черную дыру и в то же время», — сказал Ресслер. Звезды тратят только около 100 000 лет в этой динамичной фазы до перехода в более стабильное состояние жизни.
Используя данные наблюдений, Ресслер моделируемых орбит этих звезд на протяжении около тысячи лет. Затем он использовал результаты как отправную точку для моделирования средней дальности расстояний, которые развиваются в более короткие временные масштабы. Он повторил это за симуляцию вплоть до самого края горизонта событий, где действие происходит в вопросах секунд. А не сшивая трудно пересекается, такой подход позволил Ресслер исчезать итогам трех симуляций в друга.
«Это действительно первые модели аккреции на самом малом уровне в [Стрелец] А* что учитывать реальность поставок вещества, вращающихся вокруг звезд,» сказал соавтор Белый.
И техника работала великолепно. «Это выходит за рамки моих ожиданий», — отметил Реслер.
Результаты показали, что Стрелец A* может стать магнетически арестован. Это стало неожиданностью для команды, поскольку Млечный Путь имеет относительно спокойный галактического центра. Как правило, магнитно задержаны черные дыры имеют высокой энергии струи съемке частицы прочь с околосветовой скоростью. Но до сих пор ученые видели мало доказательств для струй вокруг стрельца a*.
«Другой ингредиент, который помогает создать струй является быстро вращающейся черной дыры,» сказал Белый, «так это может быть что-то рассказывал нам о спине Стрелец A*.»
К сожалению, черная спина отверстие трудно определить. Ресслер образцу Стрелец A* в качестве стационарного объекта. «Мы ничего не знаем о спине», — сказал он. «Есть вероятность, что это на самом деле просто не крутится».
Ресслер и белый следующий план, чтобы модель спиннинга заднее отверстие, которое является гораздо более сложным. Он сразу вводит новые переменные, включая скорость вращения, направление и наклон по отношению к аккреционного диска. Они будут использовать данные от тяжести Европейской южной обсерватории интерферометр для осуществления этих решений.
Команда использовала моделирование для создания изображений, которые можно сравнить фактические наблюдения черной дыры. Ученые на мероприятии Телескоп горизонта сотрудничество — который сделал заголовки в апреле 2019 года, и первые прямые изображения «черной дыры», уже протянул запросе данных моделирования, с тем чтобы дополнить их усилия, чтобы сфотографировать Стрелец A*.
Телескоп горизонта событий эффективно принимает среднее время своих наблюдений, что приводит к размытию изображения. Это было проблематично, когда обсерватория имела свои взгляды на Мессье 87*, потому что это примерно в 1000 раз больше, чем Стрелец A*, поэтому она меняется около 1000 раз медленнее.
«Это как съемка Ленивец по сравнению с изображением колибри,» Ресслер объяснил. Их текущие и будущие результаты должны помочь консорциума интерпретировать их данные на наших собственных галактического центра.
Результаты Ресслер-это большой шаг вперед в нашем понимании деятельности в центре Млечного Пути. «Это первый раз, что Стрелец А* был смоделирован за такой большой диапазон в радиусы в 3D моделировании, и первый горизонт-масштабное событие моделирования используют непосредственных наблюдений Вольфа-Райе звезд», — сказал Ресслер.
сделать разницу: спонсорские возможности
Ответить
Хотите присоединиться к обсуждению?Не стесняйтесь вносить свой вклад!