Superpočítač přispěl k objasnění vzniku rentgenového záření černých děr

Pokud se černé díry osamoceně potulují vesmírem, je velice obtížné je detekovat. Když se ale černá díra nalézá ve hvězdném systému, kde může vstřebávat okolní hmotu, vzniká tzv. akreční disk, v němž kolem černé díry značnou rychlostí rotuje hmota a vyzařuje velmi jasné a dobře pozorovatelné rentgenové záření, které černou díru prozradí.

Záhadou ale zůstává, jak přesně vzniká rentgenové záření v akrečním disku. Vědci se od sedmdesátých let snaží modelovat tento proces, jejich úsilí se ale až doposud nesetkalo s úspěchem. S průlomem nyní přichází finský astrofyzik Joonas Nättilä z Helsinské univerzity a americké Kolumbijské univerzity v New Yorku.

Simulace akrečního disku

Nättilä, jehož výzkum nedávno zveřejnil vědecký časopis Nature Communications, použil superpočítačové simulace interakcí mezi záření, plazmatem a magnetickými poli kolem černé díry. Ze simulací vyplynulo, že chaotické turbulence plazmatu, vyvolané magnetickými poli, zahřívají plazma v okolí černé díry, což vede ke vzniku rentgenového záření.

Superpočítačové simulace rovněž ukázaly, že zmíněné turbulence kolem černé díry jsou tak silné, že v dynamice plazmatu hrají významnou roli kvantové efekty. „V každodenním životě nejsou kvantové jevy tohoto typu patrné,“ vysvětluje Nättilä. „V těsné blízkosti černé díry je to ale samozřejmě o něčem jiném.“

Nättilä zjistil, že v modelované „polévce“ plazmatu a fotonů dochází k přeměně rentgenového záření na elektrony a pozitrony, které se při vzájemném setkání anihilují za opětovného vzniku záření. K podobným interakcím většinou nedochází, v extrémním prostředí u černé díry jsou ale takové věci důležité.