Czym w ogóle jest horyzont zdarzeń? Najłatwiej można go określić mianem granicy, po przekroczeniu której żaden obiekt nie będzie w stanie uciec przed przyciąganiem czarnej dziury. W teorii pozostawanie poza horyzontem zdarzeń powinno więc zabezpieczać nas przed grawitacją jednego z takich kosmicznych potworów. Nadal nie było natomiast jasne, dlaczego w tym obszarze dochodzi do tajemniczych skoków jasności. W rozwiązaniu zagadki pomogły superkomputery, na których przeprowadzono symulacje.
Czytaj też: Jak wpływają na siebie czarne dziury? Przewidywania naukowców czeka weryfikacja
Jednym z członków zespołu badawczego zajmującego się tą zagadką był Bart Ripperda z Uniwersytetu Princeton. Wraz ze swoimi współpracownikami wykorzystał on trzy oddzielne klastry superkomputerowe, które umożliwiły stworzenie najbardziej szczegółowego obrazu obejmującego zjawiska zachodzące poza horyzontem zdarzeń czarnej dziury. Dokładne ustalenia w tej sprawie ukazały się na łamach The Astrophysical Journal Letters.
Czarne dziury przechwytują materię, która przekroczy tzw. horyzont zdarzeń
Jednym z kluczowych ustaleń naukowców było zrozumienie, że ważną rolę w opisanym fenomenie odgrywają pola magnetyczne. To właśnie one stoją za występowaniem rozbłysków, które pojawiały się za każdym razem gdy dochodziło do tzw. rekoneksji magnetycznej. Mówimy o tym zjawisku, gdy pole magnetyczne rozpada się, a następnie ponownie łączy. Stoi ono między innymi za rozbłyskami, do których dochodzi do powierzchni Słońca.
W przypadku czarnych dziur i ich horyzontów zdarzeń energia wyzwalana przez te procesy prowadzi do “zasilania” okolicznych fotonów, z których część może zostać wyrzuconych prosto w horyzont zdarzeń czarnej dziury. Inne trafiają natomiast w przestrzeń kosmiczną, gdzie przyjmują formę rozbłysków obserwowanych przez astronomów. Obrazy uzyskane dzięki przeprowadzonym symulacjom miały 1000-krotnie wyższą rozdzielczość niż w przypadku jakiejkolwiek dostępnej wcześniej symulacji czarnej dziury.
Czytaj też: Swobodnie poruszające się czarne dziury faktycznie istnieją. Detekcje z 2011 roku były prawdziwe
Wraz z tego typu postępami możliwe stało się dokładne modelowanie procesu generowania pola magnetycznego wokół horyzontu zdarzeń. Najpierw materia zgromadzona w dysku akrecyjnym przemieszcza się w kierunku “biegunów” czarnej dziury, prawdopodobnie wpływając na linie pola magnetycznego, które mogą poruszać się wraz z nią. Niektóre linie pola magnetycznego ulegają przerwaniu i mogą łączyć się z innymi, co w niektórych przypadkach prowadzi do gromadzenia i wystrzeliwania materii – albo w stronę czarnej dziury albo w przeciwnym kierunku. W przypadku tego drugiego scenariusza dochodzi do rozbłysku, który naukowcy są w stanie zaobserwować.
