超级计算机模拟结果的视觉化展现,描绘了正电子在黑洞事件视界附近的表现

文章作者:管理一号 | 2019-02-19
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图为超级计算机模仿成果的视觉化展示,描绘了正电子在黑洞事情视界邻近的体现。

北京时间2月19日音讯,据国外媒体报道,黑洞的引力强壮到连光线都无法逃脱。但假设是亚原子粒子的话,仍是有一种办法可以从黑洞中逃脱的。

黑洞在吞噬周围物质的一同,还会喷吐出火热的、由电子和正电子构成的强壮等离子喷流。而就在这些“幸运儿”抵达事情视界的一会儿,它们会开端加快运转,到达挨近光速的程度,终究像炮弹一般冲出事情视界,沿着黑洞自转轴旋转着向外飞去。

这些强壮的粒子流被称作“相对论喷流”,咱们可以用望远镜调查到它们宣布的光线。尽管天文学家早在几十年前就调查到了这些喷流,但无人清楚这些粒子的能量终究从何而来。但一项由美国加州劳伦斯·伯克利国家实验室(LBNL)展开的新研讨为这一进程供给了一些新头绪。

“黑洞旋转进程中的能量是怎么被提取出来、构成喷流的?”在该实验室担任博士后研讨员期间领导黑洞模仿进程的凯尔·帕弗雷(Kyle Parfrey)指出,“这是一个存在已久的问题。”帕弗雷如今是NASA戈达德太空飞行中心的一名高档研讨员。

为答复这一问题,帕弗雷及其团队展开了一系列超级计算机模仿,“结合数十年来的理论,为等离子流从黑洞的强壮引力场中盗取能量、并远远逃离黑洞血盆大口的驱动机制供给新头绪”。换句话说,他们是想研讨黑洞的极大引力怎么能赋予粒子如此多的能量、使其可以从黑洞中发射出去。

“计算机模仿成果初次将两条侧重点不同的理论一致在了一同:一条解说了黑洞周围的电流怎么经过歪曲磁场构成喷流,另一条则解说了经过‘有去无回’的事情鸿沟的粒子在远处的调查者眼中怎么带有负能量、然后下降整个黑洞的旋转动能。”该实验室解说道,“这就像所谓的‘负卡路里’零食相同。黑洞吞噬这些‘负能量’粒子之后,质量其实会不增反减。”

帕弗雷表明,他将两套理论结合在一同,是企图将一般等离子体物理学与爱因斯坦广义相对论相交融。计算机模仿不只要处理粒子的加快问题、以及相对论喷流的光线从何而来的问题,还需要解说其间的正电子和电子终究是怎么被发明出来的。答案是经过高能光子碰击,如伽马射线等。这一进程名叫“对发生”(pair production),可以将光转化为物质。

“此次新模仿成果与之前的模仿并没有太大差异,从某种意义上来说,这令人定心了一些。”哥伦比亚大学理论天体物理学中心的研讨科学家罗伯特·潘纳(Robert Penna)表明。“但帕弗雷等人也做出了一些有意思的新发现。例如,他们发现了很多从远离黑洞的调查者看来、相对论能量为负的粒子。这些粒子落入黑洞后,黑洞的总能量就会有所削减。”

不过他们的发现有一点令人意外之处。帕弗雷所做模仿显现,流入黑洞的负能量粒子十分多,“以致于它们经过落入黑洞获取的能量足以与磁场歪曲获取的能量适当”。潘纳指出,“这一点还需要展开进一步作业才干证明。但假设负能量粒子的影响真如模仿所示这般强壮,咱们对黑洞喷流辐射频谱的预期也将因而改动。”

帕弗雷和他的团队方案将此次模仿成果与新视野号望远镜等设备的观测成果进行比较,然后进一步改善自己的模型。他们还方案扩宽模仿规模,将事情视界周围落入黑洞的物质的活动状况也归入其间。

“咱们期望能对整个问题给出更继续一致的描绘。”

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