Supercomputer enthüllen Schwarze Löcher / Supercomputers reveal black holes скачать в хорошем качестве

Supercomputer enthüllen Schwarze Löcher / Supercomputers reveal black holes

Supercomputer haben es einer internationalen Forschergruppe des Flatiron Institute ermöglicht, einen noch nie dagewesenen Einblick in die Vorgänge an der Grenze eines Schwarzen Lochs mit Sternenmasse zu gewinnen. Zum ersten Mal konnten alle relevanten physikalischen Prozesse ohne vereinfachende Annahmen simuliert werden, was bisher als nahezu unmöglich galt. Die Umgebung eines Schwarzen Lochs ist von chaotischer Aktivität geprägt: Materie stürzt auf das Objekt zu, trifft auf intensive Strahlung, und es entstehen Blitze sowie Plasmaauswürfe. Die genaue Vorhersage dieser dynamischen Ereignisse war bislang eine enorme Herausforderung, da die extreme Krümmung von Raum und Zeit die mathematische Beschreibung erschwerte. Dank der neuen Simulation können Wissenschaftler nun erstmals nachvollziehen, wie sich Gas, Licht und Magnetfelder in dieser Umgebung tatsächlich verhalten. Zwei leistungsstarke Supercomputer kombinierten Beobachtungsdaten zur Akkretion dem Prozess, bei dem Materie in ein Schwarzes Loch fällt mit Information über Rotation und Magnetfeld des Schwarzen Lochs. Dies ist das erste Mal, dass wir sehen konnten, was passiert, wenn alle wichtigen physikalischen Prozesse bei der Akkretion eines Schwarzen Lochs genau berücksichtigt werden“, sagte der Astrophysiker Lizhong Zhang vom Flatiron Institute. Die Ergebnisse zeigen, dass sich um ein schnell rotierendes, aktiv Materie verschlingendes Schwarzes Loch eine dichte Akkretionsscheibe bildet. Ein Teil der Materie wird nicht verschlungen, sondern als eng gerichtete Strahlen, sogenannte Jets, nach außen geschleudert. Diese Jets werden durch Magnetfelder beschleunigt und gelenkt. Wenn sich genügend Material ansammelt, entsteht ein Trichter, der Materie mit enormer Geschwindigkeit ansaugt und einen Strahl erzeugt, der nur aus bestimmten Winkeln sichtbar ist. Die Konfiguration des Magnetfeldes ist entscheidend: Sie lenkt den Gasstrom sowohl zum Ereignishorizont als auch zurück ins All, etwa in Form von Sternwinden und Jets. Der verwendete Algorithmus ist aktuell der einzige, der die Ausbreitung von Strahlung in gekrümmter Raumzeit gemäß Einsteins allgemeiner Relativitätstheorie konsistent beschreibt. Zukünftig wollen die Forscher prüfen, ob ihre Simulationen auch auf andere Schwarze Löcher, wie das supermassive Sagittarius A* im Zentrum der Milchstraße, anwendbar sind. Ihre Arbeit könnte zudem helfen, die rätselhaften kleinen roten Punkte besser zu verstehen.