Superkompüter simulyasiyaları alimlərə qara dəliyin 'kölgəsi' xaricindəki mühit haqqında daha dəqiq təsəvvür yaratmaq imkanı verir. 2019-cu ildə M87 qalaktikasının mərkəzində yerləşən və Yer kürəsindən 55 milyon işıq ili uzaqlıqda olan qara dəliyin ilk görüntüsü dünyanı heyrətləndirmişdi. İndi isə alimlər həmin görüntünün arxasında baş verən fiziki prosesləri daha ətraflı araşdırır.

Prinston Universitetinin alimlərindən və Prinston Cazibə Təşəbbüsü üzrə mütəxəssisi Endryu Çael, bu işdə iştirak edən alimlərdən biridir. O, Event Horizon Telescope (EHT) layihəsinin üzvüdür. Bu layihə Yer ölçüsündə bir teleskop sistemi yaratmaq üçün dünyanın müxtəlif teleskoplarını birləşdirir. EHT, çox uzun bazalı interferometriya adlanan texnikadan istifadə edir ki, bu da qara dəliyin yüksək dəqiqlikli görüntüsünü əldə etməyə imkan verir.

M87 qara dəliyinin görüntüsündə, qara dəliyi əhatə edən maqnit sahələrinin xətləri boyunca hərəkət edən isti elektronlardan yayılan sinxrotron şüalanması görünür. Çael və onun komandası, bu plazmadakı hissəciklərin və maqnit sahələrinin təbiətini daha yaxşı başa düşmək istəyir. Çünki bu sahələr M87 qalaktikasının mərkəzindən minlərlə işıq ili uzaqlığa yayılan güclü hissəcik axınlarını (jetləri) yaradır.

Simulyasiyalar göstərir ki, qara dəlik ətrafındakı elektronların temperaturu əvvəlki modellərdə düşünüləndən daha yüksəkdir. Çael bildirir ki, "Simulyasiyalar vasitəsilə öyrəndik ki, elektronların temperaturu M87-də gözləniləndən xeyli yüksəkdir. Amma bu, EHT-nin müşahidə etdiyi aşağı qütbləşmə ilə uyğun gəlmir." Bu nəticələr, plazma fizikasında elektronların istiləşməsi ilə bağlı mövcud modellərlə müşahidə məlumatları arasında əsas uyğunsuzluqları vurğulayır.

Simulyasiyalar, həmçinin elektronlarla protonların nisbi temperaturunu dəqiq ölçməyə imkan verir. Məlum olub ki, elektronlar protonlardan təxminən 100 dəfə daha soyuqdur. Bu, qara dəliklər ətrafındakı plazmanın dinamikasını anlamaq üçün yeni istiqamətlər açır.

Çael, öz işini Stampede2 və Stampede3 superkompüterlərində həyata keçirib. Bu sistemlər ABŞ Milli Elm Fondu tərəfindən dəstəklənir və alimlərə geniş hesablama gücü təqdim edir. Simulyasiyalar ümumi nisbilik nəzəriyyəsinə və maqnitohidrodinamika metodlarına əsaslanır.

Alimlər gələcəkdə EHT vasitəsilə daha çox məlumat toplamağı və M87 qara dəliyinin zamanla necə dəyişdiyini əks etdirən bir "film" hazırlamağı hədəfləyirlər. Çael qeyd edir ki, "Qara dəliklər son dərəcə mürəkkəb mühitlərdir. Superkompüter simulyasiyaları bizə bu fövqəladə hadisələri modelləşdirmək üçün ən yaxşı vasitələr təqdim edir. Bu, inanılmazdır ki, belə dəqiq və mürəkkəb modellər yarada bilirik."