超级计算机提供了新的洞察黑洞喷气机

通过首先是他们的超级计算机模拟，包括西北大学教授的研究人员已经获得了现代天文学中最神秘的现象之一的新洞察：从黑洞射击的相对论射流的行为，向外延伸到数百万光年。

由于世界上空时间被拖入黑洞的旋转，以全球最强大的超级计算机之一创建的高级模拟显示喷气机的流逐渐变化方向或精力。这种行为与Albert Einstein对旋转黑洞附近的极端重力的预测对齐，在他着名的一般相对论理论上发表。

“了解旋转的黑洞如何拖动它们周围的时空以及这一过程如何影响我们通过望远镜的所看到的东西仍然是一个至关重要的，难以破解的益智，”西北部的Weinberg学院的物理学和天文学助理教授亚历山大Tchekhovskoy说艺术与科学。“幸运的是，超级计算机架构中的代码开发和跨利赛中的突破使我们更接近找到答案。”

在皇家天文学会的月度通知中发表的研究是Tchekhovskoy，Matthew Liska和Casper Hesp之间的合作。丽思和Hesp是该研究的荷兰阿姆斯特丹大学的主要作者和研究生。

快速旋转的黑洞不仅是吞噬物质，而且还以相对论喷射的形式发出能量。类似于浴缸中的水域如何形成漩涡，因为它沿着排水管，饲养的气体和磁场，这些气体和磁场越过旋转的黑洞漩涡，形成旋转盘 - 混合到热气体的肉汤中的磁场线的缠结的意大利面。当黑洞消耗这种天体物理汤时，它吞噬了肉汤，但留下了摇滚的磁性意大利面。这使得黑洞成为一种能量，以相对论的喷射形式的发射垫，从扭曲的磁性意大利面纱射击。

使用蓝色水上软件产生的这种模拟是第一次模拟，以证明相对论的喷气机随着倾斜的吸积盘周围的预测。在近十亿美元的计算单元中，它是曾经实现过的凸起的黑洞的最高分辨率模拟。

黑洞发出的喷射更容易学习比黑洞本身，因为喷气机如此大。这项研究使天文学家能够了解喷射方向改变的速度如何，这揭示了有关黑洞旋转的信息以及旋转盘的取向和尺寸以及黑洞吸收的其他难以测量的性能。

然而，几乎所有先前的模拟被认为是对齐的磁盘，实际上，大多数星系的中央超级分类黑洞被认为是覆盖倾斜的磁盘 - 这意味着磁盘围绕着单独的轴旋转而不是黑洞本身。本研究证实，如果倾斜，则磁盘相对于黑洞改变方向，如旋转顶部。这是第一次，模拟表明，这种倾斜的磁盘导致了周期性地改变天空方向的精确射流。

之前未发现的预先发现喷射喷射的一个重要原因是，快速旋转的黑洞周围的区域的3-D模拟需要大量的计算能力。为了解决这个问题，研究人员构造了由图形处理单元（GPU）加速的第一个黑洞仿真代码。国家科学基金会授予使他们能够在伊利诺伊大学的世界上最大的超级计算机之一进行蓝色水域的模拟。

使用蓝色水域（右）生产的低分辨率模拟（左）的比较显示了分辨率对倾斜的增值模型的影响。高分辨率模型表明，由于磁湍流导致的磁盘膨胀导致的预测和对准速度慢。

快速代码的汇合有效地使用尖端GPU架构，而蓝色水域超级计算机允许团队进行仿真，以获得最高的分辨率 - 达到10亿元的计算单元。

“高分辨率首次允许我们确保在我们的模型中准确地捕获小规模湍流磁盘动作，”Tchekhovskoy说。“令我们惊讶的是，这些动作结果如此强烈，即他们导致磁盘肥胖和停止磁盘进纸。这表明Prevessies可以陷入困境。“

因为在黑洞上的吸收是一种高度复杂的系统，类似于飓风​​，但位于迄今为止我们无法辨别许多细节，模拟提供了一种强大的望远镜观念感和了解黑洞的行为。

仿真结果对于涉及旋转黑洞的进一步研究是重要的，目前正在全世界进行。通过这些努力，天文学家正在试图了解最近发现的现象，例如从中子星碰撞和伴随的电磁烟花以及常规恒星被超大的黑洞吞噬的常规恒星。

计算也适用于解释事件地平线望远镜（EHT）的观察，这捕获了银河系中心的超级分类黑洞阴影的第一个记录。

此外，喷射器的进程可以解释来自围绕黑洞的光强度的波动，称为准周周期振荡（QPOS）。这种振荡可以类似地发生，其中灯塔的旋转梁的强度随着观察者的循环而增加。QPOS于1985年由Michiel Van der Klis（阿姆斯特丹大学）于1985年发现了QPOS附近，他是新文章的共同作者。

出版物：M LIKSA等，“3D倾斜黑洞光盘形成了3D通用相对论MHD模拟，”2018年MNRAS; DOI：10.1093 / mnrasl / SLX174