Kara Deliklerin Sırları Süper Bilgisayarların Gücüyle Açığa Çıkıyor
Dünyanın önde gelen süper bilgisayarlarının kullanıldığı çığır açan bir çalışmada, araştırmacılar kara delik yığılma disklerine ilişkin anlayışımızı önemli ölçüde geliştirdiler.
Kara delikleri dolaylı olarak gözlemlemek için gerekli olan bu diskler daha önce görülmemiş bir çözünürlükle simüle edilerek türbülansları ve yavaş manyetosonik dalgaların iyonları ısıtmadaki baskın rolü hakkında yeni bilgiler ortaya çıkarıldı. Bu bulgular, özellikle Event Horizon Teleskobu’ndan elde edilen astronomik verilerin daha iyi yorumlanmasının yolunu açıyor.
Kara Delik Araştırmalarında Çığır Açan Gelişme
Tohoku Üniversitesi ve Utsunomiya Üniversitesi’ndeki araştırmacılar, bugüne kadarki en yüksek çözünürlüklü simülasyonları gerçekleştirmek için son teknoloji süper bilgisayarları kullanarak kara delikleri çevreleyen “yığılma diskleri” adı verilen yapılardaki türbülansın karmaşık doğasını anlamada bir atılım gerçekleştirdiler. Bir yığılma diski, adından da anlaşılacağı gibi, merkezi bir kara deliğe doğru içe doğru spiral çizen disk şeklindeki bir gazdır.
Kara Delik Gözleminde Yığılma Disklerinin Rolü
Kara deliklerin benzersiz ve uç özelliklerini incelemeye büyük ilgi vardır. Ancak kara delikler ışığın kaçmasına izin vermez ve bu nedenle teleskoplar tarafından doğrudan algılanamaz. Kara delikleri araştırmak ve incelemek için, bunun yerine çevrelerini nasıl etkilediklerine bakıyoruz. Yığılma diskleri, teleskoplar tarafından görülebilen elektromanyetik radyasyon yaydıkları için kara deliklerin etkilerini dolaylı olarak gözlemlemenin böyle bir yoludur.
Yohei Kawazura, “Yığılma disklerinin davranışını doğru bir şekilde simüle etmek, kara deliklerin etrafındaki fiziksel fenomenleri anlamamızı önemli ölçüde ilerletiyor” diyor ve ekliyor: “Olay Ufku Teleskobu’ndan gelen gözlemsel verileri yorumlamak için çok önemli bilgiler sağlıyor.”
Bir yığılma diskindeki manyetorotasyonel türbülansın uzaysal yapıları (modellenmiştir). (A) akışı ve (B) manyetik alan yoğunluğunu göstermektedir. Beyaz çizgiler tipik manyetik alan çizgilerini temsil etmektedir. Kredi: ©Yohei Kawazura
Araştırmacılar, benzeri görülmemiş derecede yüksek çözünürlüklü simülasyonlar gerçekleştirmek için RIKEN’in “Fugaku” (2022’ye kadar dünyanın en hızlı bilgisayarı) ve NAOJ’un “ATERUI II” gibi süper bilgisayarlarını kullandılar. Daha önce yığılma disklerinin sayısal simülasyonları yapılmış olsa da, hesaplama kaynaklarının yetersizliği nedeniyle hiçbiri eylemsizlik aralığını gözlemlememiştir. Bu çalışma, yığılma diski türbülansındaki büyük ve küçük girdapları birbirine bağlayan “eylemsizlik aralığını” başarıyla yeniden üreten ilk çalışmadır.
Yüksek Çözünürlüklü Simülasyonlardan Çıkan Bilgiler
Ayrıca bu aralıkta “yavaş manyetosonik dalgaların” baskın olduğu keşfedilmiştir. Bu bulgu, iyonların yığılma disklerinde neden seçici olarak ısıtıldığını açıklamaktadır. Yığılma disklerindeki çalkantılı elektromanyetik alanlar yüklü parçacıklarla etkileşime girerek bazılarını son derece yüksek enerjilere ivmelendirebilir.
Manyetohidronamikte manyetosonik dalgalar (yavaş ve hızlı) ve Alfvén dalgaları temel dalga türlerini oluşturur. Yavaş manyetosonik dalgaların eylemsizlik aralığına hakim olduğu ve Alfvén dalgalarının yaklaşık iki katı enerji taşıdığı bulunmuştur. Araştırma ayrıca, Alfvén dalgalarının baskın olduğu yığılma diski türbülansı ile güneş rüzgârı türbülansı arasındaki temel bir farkı da vurgulamaktadır.
Bu gelişmenin, kara deliklerin yakınındaki bölgelere odaklanan radyo teleskoplardan elde edilen gözlemsel verilerin fiziksel yorumunu iyileştirmesi bekleniyor.
Kaynak: https://scitechdaily.com
Kara Deliklerin Sırları Yüksek Çözünürlüklü Gözlemlerle Ortaya Çıkıyor