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来自研究机构

如何逃离黑洞:模拟提供了有关强大等离子射流的新线索

扭转磁场的相互作用,“负能量”粒子

戴特:
1月24日,二千零一十九
来源:
美国能源部/劳伦斯伯克利国家实验室
总结:
新的模拟结合了几十年前的理论,提供了有关等离子射流驱动机制的新见解,使他们能够从黑洞强大的引力场中窃取能量,并将其从张开的口中推进很远。
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一般相对论无碰撞等离子体模拟的可视化显示了旋转黑洞事件视界附近正电子的密度。等离子体不稳定性在强电流区产生类岛结构。
学分:Kyle Parfrey等人/伯克利实验室

黑洞以其贪婪的胃口而闻名,如此凶猛地沉溺于物质,以至于光一旦被吞没就无法逃脱。

不太明白,虽然,黑洞是如何清除锁定在旋转中的能量的,在宇宙中最强大的显示器之一中,将近光速等离子体喷射到空间的另一侧。这些喷流可以向外延伸数百万光年。

由能源部劳伦斯伯克利国家实验室(伯克利实验室)和加州大学伯克利分校(UC伯克利实验室)的研究人员领导的新模拟结合了几十年的古老理论,为等离子体射流的驱动机制提供了新的见解,使它们能够从黑洞强大的引力场中窃取能量,并将其推进很远的距离。从他们张大的嘴巴里。

模拟结果可以为视距望远镜的高分辨率观测提供有用的对比。设计用于提供等离子体喷射形成区域的第一个直接图像的阵列。

望远镜将使我们能够对银河系中心的黑洞进行新的观测,以及其他超大质量黑洞的详细视图。

“如何提取黑洞旋转中的能量来制造喷射?”凯尔·帕弗雷说,他是伯克利实验室核科学部门的爱因斯坦博士后研究员,负责模拟实验。“这一直是个问题。”

现在是马里兰州NASA戈达德航天飞行中心的高级研究员,帕弗雷是一项研究的主要作者,1月1日出版。23英寸物理评论信,这详细说明了模拟研究。

模拟,第一次,结合一个解释黑洞周围电流如何将磁场扭曲成射流的理论,用一个单独的理论解释了粒子穿过黑洞的不返回点——视界——对一个遥远的观察者来说是如何携带负能量并降低黑洞的总旋转能量的。

就像吃了一种零食,它会让你失去卡路里而不是获得卡路里。黑洞实际上由于吸入这些“负能量”粒子而损失了质量。

计算机模拟很难模拟等离子体喷射发射所涉及的所有复杂物理过程,它必须解释电子和正电子对的产生,粒子的加速机制,以及喷流中的光发射。

伯克利实验室在其悠久的历史中为等离子体模拟做出了广泛的贡献。等离子体是带电粒子的类气体混合物,是宇宙中最常见的物质状态。

帕弗雷说,他认识到,要更好地描述喷气式飞机,更复杂的模拟将需要结合等离子体物理学和广义相对论的专业知识。

他说:“我认为现在是把这两件事结合起来的好时机。”

在山景美国航天局艾姆斯研究中心的超级计算中心执行,加利福尼亚,模拟采用了新的数值技术,提供了无碰撞等离子体的第一个模型,在存在与黑洞相关的强引力场的情况下,带电粒子之间的碰撞不起主要作用。

模拟自然会产生被称为布兰福德-兹纳杰克机制的效果,它描述了形成射流的扭曲磁场,以及一个单独的彭罗斯过程,描述了当负能量粒子被黑洞吞没时会发生什么。

彭罗斯过程,帕弗雷说:“尽管它不一定对提取黑洞的旋转能量有那么大的贡献,“可能直接与扭曲喷流磁场的电流有关。”

虽然比一些早期的模型更详细,帕弗雷指出,他的团队的模拟仍在追赶观察结果,并以某种方式理想化,以简化执行模拟所需的计算。

该小组打算更好地模拟在射流中产生电子-正电子对的过程,以便更实际地研究射流的等离子体分布及其辐射发射,以便与观测结果进行比较。他们还计划扩大模拟的范围,包括黑洞活动视界周围的物质流,被称为吸积流。

他说:“我们希望为整个问题提供一个更加一致的画面。”

故事来源:

材料提供的美国能源部/劳伦斯伯克利国家实验室.注意:内容可以根据样式和长度进行编辑。


日记帐引用

  1. Kyle Parfrey亚历山大·菲利波夫,贝诺·切鲁蒂。黑洞射流发射的第一原理等离子体模拟.物理评论信,2019;122(3)DOI:10.1103/物理转速122.035101

引用这一页

美国能源部/劳伦斯伯克利国家实验室。“如何逃离黑洞:模拟为强大的等离子体喷射提供了新的线索:扭曲磁场的相互作用,“负能量”粒子,科学日报。betway必威安卓betway必威安卓科学日报,2019年1月24日。 .
美国能源部/劳伦斯伯克利国家实验室。(2019)1月24日)。如何逃离黑洞:模拟为强大的等离子体喷射提供了新的线索:扭曲磁场的相互作用,“负能量”粒子。 betway必威安卓.3月5日检索,2019来自www.sciebetway必威安卓ncedaily.com/releases/2019/01/190124133832.htm
美国能源部/劳伦斯伯克利国家实验室。“如何逃离黑洞:模拟为强大的等离子体喷射提供了新的线索:扭曲磁场的相互作用,“负能量”粒子,科学日报。betway必威安卓www.betway必威安卓sciencedaily.com/releases/2019/01/190124133832.htm(3月5日访问)2019)。

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