來自美國西北大學(xué)、英國牛津大學(xué)和荷蘭阿姆斯特丹大學(xué)的國際天體物理學(xué)家團隊聯(lián)合進行了迄今為止最高分辨率的黑洞模擬，解決了巴丁-佩特問題40年來，這個問題一直困擾著世界各地的天文學(xué)家。森林效應(yīng)謎題。相關(guān)成果近日發(fā)表在國際權(quán)威天文學(xué)雜志《英國皇家天文學(xué)會月刊》上。

吸積盤是由超加速粒子組成的非常明亮的攪動體，當(dāng)黑洞吸入氣體、塵埃和空間碎片等物質(zhì)時，就會在黑洞周圍形成。 1975年，諾貝爾獎獲得者物理學(xué)家約翰·巴丁和天體物理學(xué)家雅各布·斯佩特森提出了巴丁-帕特森效應(yīng)，即旋轉(zhuǎn)的黑洞導(dǎo)致傾斜吸積盤的內(nèi)部區(qū)域與黑洞的赤道面對齊。

幾十年來，由于模擬算法和計算機硬件性能的限制，沒有任何模型能夠準(zhǔn)確解釋這種現(xiàn)象。

研究團隊使用美國國家科學(xué)基金會旗下的BlueWaters超級計算機進行數(shù)值計算，使用圖形處理器（GPU）處理計算產(chǎn)生的大量數(shù)據(jù)，并使用自適應(yīng)網(wǎng)格優(yōu)化算法來提高模擬的分辨率。它詳細模擬了高度和半徑比為0.03的吸積盤與黑洞之間的相互作用。

模擬結(jié)果表明，吸積盤的內(nèi)部和外部區(qū)域由光滑的曲面連接，雖然其外部區(qū)域保持傾斜，但內(nèi)部與黑洞的赤道面對齊。此外，研究團隊成功地將磁湍流納入模擬中。磁湍流是由不同粒子在吸積盤中以不同速度攪拌引起的。正是阻力導(dǎo)致物質(zhì)最終進入黑洞。以前的模擬通常只是將其簡化并假設(shè)它是附加摩擦。

高分辨率模擬對于黑洞研究有多重要？研究團隊帶頭人之一、西北大學(xué)副教授契訶夫斯基解釋說，黑洞周圍的細節(jié)看似很小，但它們影響黑洞的旋轉(zhuǎn)速度，從而影響黑洞對整個星系的影響。

論文第一作者、阿姆斯特丹大學(xué)研究員Matthew Riska表示，這次模擬不僅解決了40年前的難題，而且證明了在完全廣義相對論中模擬吸積盤是可行的，為下一代模擬的方式。馬路。