.Simulations reveal how black holes generate intense light from infalling matter

시뮬레이션을 통해 블랙홀이 유입되는 물질로부터 강렬한 빛을 생성하는 방식이 밝혀졌습니다

Groundbreaking simulations show how black holes glow bright

-블랙홀 근처(중앙에 표시됨)에서 강착류는 자기 지배적인 외피 내에 매립된 조밀하고 얇은 열 원반을 형성하여 시스템을 안정화하는 데 도움을 줍니다. 이 흐름은 복사 지배적이고 매우 난류이지만, 중앙 열 원반 구조(노란색)는 놀라울 정도로 안정적으로 유지됩니다.

1.
-놀랍게도 우주에서 가장 밝은 천체 중 일부는 블랙홀입니다. 뜨거운 가스와 먼지가 블랙홀 주변과 블랙홀 안으로 흘러들어가면서, 블랙홀은 빛 스펙트럼 전반에 걸쳐 강렬한 빛을 발합니다. 이제 계산 천체물리학자들로 구성된 팀이 블랙홀이 어떻게 이 눈부신 빛의 쇼를 만들어내는지에 대한 가장 포괄적인 시뮬레이션을 개발했습니다.

-연구진은 슈퍼컴퓨터를 사용하여 블랙홀 주변을 빠르게 움직이는 물질의 움직임을 계산했습니다. 근사치를 단순화하는 데 의존했던 이전의 모든 연구와 달리, 연구진은 알베르트 아인슈타인의 일반 상대성 이론 내에서 빛이 어떻게 움직이고 물질과 상호작용하는지에 대한 완전한 설명을 활용했습니다.

1-2/시뮬레이션은 작은 붉은 점에 빛을 던졌습니다.

-그들의 연구 결과는 제임스 웹 우주 망원경이 초기 우주에서 발견한 수백 개의 기묘하고 희미하게 빛나는 작은 붉은 점 (LRD)을 설명하는 데 도움이 될 수 있습니다. 새로운 연구 결과를 뒷받침하는 주요 이론은 이 점들이 원시 은하의 중심부에서 ' 슈퍼 에딩턴 강착 ' 이라는 과정을 통해 물질을 흡수하는 블랙홀이라고 주장합니다 .

연구진은 12월 3일 The Astrophysical Journal 에 발표한 논문에서 시뮬레이션 결과를 발표했습니다 .

2/
-"블랙홀 강착에서 가장 중요한 물리적 과정을 정확하게 포함했을 때 어떤 일이 일어나는지 처음으로 볼 수 있었습니다."라고 뉴욕시에 있는 사이먼스 재단 플래티런 연구소의 연구원이자 이 연구의 주저자인 리중 장(Lizhong Zhang)이 말했습니다.

-"지나치게 단순화된 가정은 결과를 완전히 바꿀 수 있습니다. 가장 흥미로운 점은 우리의 시뮬레이션이 이제 초고휘도 X선원부터 X선 쌍성계에 이르기까지 하늘에서 관측되는 블랙홀 계 전반에 걸쳐 놀랍도록 일관된 거동을 재현한다는 것입니다. 어떤 의미에서 우리는 망원경이 아닌 컴퓨터를 통해 이러한 계들을 '관측'하는 데 성공했습니다."

2-1/계산 천체물리학의 발전

-블랙홀은 극심한 중력을 가지고 있기 때문에, 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 적용하지 않고는 블랙홀 모델을 완전하다고 할 수 없습니다.

_일반 상대성 이론은 가장 무거운 물체가 시공간 구조를 어떻게 왜곡하는지 설명합니다. 이러한 시공간 왜곡은 유입되는 물질에서 생성된 빛이 어떻게 움직이고 주변 물질과 상호 작용하는지에 영향을 미칩니다.

[0635...별의 생성에도 양자적 vixer의 영향력이 존재한다는 사실을 qqcell을 통해 언급하였다.

, 하지만 어떻게 qqcell이 강한 중력을 가졌는지 생각해본적이 없었다. 단지 희귀 ㅈ주요 입자를 생성하는 정도로 ...하지만 규모에 비하여 너무 작은 게 단점이였다.

, 그런데 입자보다는 강한 거대 중력의 g.qqcell이 존재하여 블랙홀 주변의 강착원반에서 별이 태어나고 사육되어 포식자 블랙홀의 먹잇감이 되어지는 것을 본다. 사람들이 생산물을 만들어 유통하고 소비하는 것과 유사하다. 어허.

, 여기서 거대중력은 암흑물질 msoss에서 흘러온듯 하다. 암흑에너지는 qvixer를 통해 입자, *중력파.전자기파 솔리톤을 만들고 암흑물질은 nvixer을 통해 미시중력, 거대 중력을 만든거다.

*솔리톤(soliton) 혹은 홀로알은 수학과 물리학에서 파동(파동 묶음 혹은 펄스)이 주변과 상호작용을 하면서 스스로 강화하여 사라지지 않고 계속 유지되는 것을 말한다. 솔리톤은 매질에서의 비선형성과 분산효과가 상쇄되어 일어나게 된다.

,39,41, 49, ]

2-2/
-이러한 완전한 일반 상대성 이론 방정식은 강력한 컴퓨터로도 풀기 어렵습니다. 이전 시뮬레이션은 복사 계산을 단순화함으로써 지름길을 택했습니다. "이전 방법들은 복사를 일종의 유체로 취급하는 근사법을 사용했는데, 이는 복사의 실제 거동을 반영하지 못합니다."라고 장은 설명합니다.

[블랙홀 vixer의 복사열이 강착원반을 뜨겁게 하는 이유는 에딩턴 한계로 암흑물질 msoss의 nvixer의 중력이 끌어드려 소모 조석현상화 할 필요가 있다.

*에딩턴 한계(Eddington limit)라고도 표현되는 에딩턴 광도( Eddington luminosity)는 (항성 같은)물체가 외부로 작용하는 복사력과 안쪽으로 작용하는 중력이 평형을 이루는 상태에 있을 때 도달할 수 있는 최대 광도이다. 평형 상태는 유체 정역학적 평형이라고 불린다.

별이 에딩턴 광도를 넘어서면, 별은 매우 강렬한 복사로 인해 항성풍으로 자신의 바깥층을 날려버린다. 대부분의 무거운 항성들은 에딩턴 광도보다 훨씬 작은 광도를 가지고 있기 때문에, 이들의 항성풍은 대부분 덜 강렬한 선 흡수에 의해 발생한다. 에딩턴 한계는 퀘이사처럼 관측된 강착중인 블랙홀의 광도를 설명하기 위해 언급된다.

...,0704, 07, ]

-수십 년간의 연구를 통해 얻은 통찰력을 결합하여, 연구팀은 정확도를 떨어뜨리거나 과도한 계산 능력을 요구하지 않고도 방정식을 직접 풀 수 있는 새로운 알고리즘을 개발했습니다. 장은 "우리의 알고리즘은 일반 상대성 이론에서 복사를 있는 그대로 처리하여 해를 제공하는 현재 유일한 알고리즘입니다."라고 말합니다.

2-3/항성 질량 블랙홀 이해

-이 논문은 태양 질량의 약 10배인 항성 질량 블랙홀에 대한 강착에 대해 다루고 있습니다. 하지만 우리 은하 중심에 있는 초대질량 블랙홀인 사수자리 A*의 질량은 태양 질량의 400만 배 이상인 것에 비하면 상대적으로 가볍습니다.

-항성 질량 블랙홀을 이해하려면 시뮬레이션이 필수적입니다. 초거대질량 블랙홀의 고해상도 이미지는 생성되었지만, 항성 질량 블랙홀은 동일한 방식으로 관측할 수 없으며, 단지 빛의 점으로만 나타납니다.

[12041554...항성질량 블랙홀이 암흑물질 msoss에서 발현된 nvixer일듯 하다. 별보다 십여 배 큰 블랙홀으로도 mbshell 전자기파와 중력파를 구사하여 별들을 만들어내고 거느리기에 충분할듯...

....,58,1600, ]

3/
-대신 연구자들은 빛을 스펙트럼으로 변환해야 하는데, 이 스펙트럼은 블랙홀 주변의 에너지 분포를 지도화하는 데 필요한 데이터를 제공합니다. 수년 또는 수세기에 걸쳐 진화하는 초대질량 블랙홀과 달리, 항성 질량 블랙홀은 인간이 관찰할 수 있는 시간 척도(분에서 수 시간)로 변화하기 때문에 이러한 시스템의 진화를 실시간으로 연구하기에 이상적입니다.

[exemple1.은 초기우주에 나타난 msbase4.galaxy이다. 관찰가능한 블랙홀 vix.a 종류들이 있다.

exemple1.
04110613
14051203
15080902
01100716

,1619]

No photo description available.

-학자들은 시뮬레이션을 통해 물질이 항성 질량 블랙홀을 향해 나선 운동을 하면서 어떻게 움직이는지, 난류 복사가 지배하는 원반을 형성하고, 강력한 바람을 분출하며, 때로는 강력한 제트까지 생성하는 과정을 포착했습니다. 연구팀은 이 모델이 관측 데이터에서 얻은 빛 스펙트럼과 놀라울 정도로 잘 일치한다는 것을 발견했습니다.

_시뮬레이션과 관측 데이터 간의 이러한 일치는 이러한 먼 천체에 대한 제한된 데이터를 더욱 정확하게 해석하는 데 매우 중요합니다.

3-1/슈퍼컴퓨터와 고급 알고리즘
-장 교수 연구팀은 오크리지 국립연구소와 아르곤 국립연구소에 각각 설치된 세계에서 가장 강력한 슈퍼컴퓨터 두 대인 프론티어와 오로라를 활용하여 블랙홀 강착을 모델링했습니다. 이 "엑사스케일" 컴퓨터들은 초당 100경 번의 연산을 수행할 수 있습니다.

-이 모든 계산 능력에도 불구하고, 연구원들은 정확한 결과를 얻기 위해 여전히 영리한 코드와 복잡한 수학을 필요로 했습니다.

-CCA와 프린스턴 대학교의 크리스토퍼 화이트는 방사선 수송 알고리즘의 설계를 주도했습니다. 로스앨러모스 국립연구소의 패트릭 멀렌은 엑사스케일 컴퓨팅에 최적화된 코드로 알고리즘을 구현하는 작업을 주도했습니다.

이 시뮬레이션은 CCA의 얀페이 지앙(Yan-Fei Jiang)이 개발한 알고리즘을 기반으로 구축되었습니다. 이 알고리즘 은 방사선의 상호작용 및 이동 방식을 추적하는 각도 의존 알고리즘과 강력한 자기장이 존재하는 회전하는 구 주위에서 유체가 어떻게 흐르는지 보여주는 모델을 결합합니다. (지앙의 연구는 현재 블랙홀이나 거대 별과 같은 천체에 대한 천체물리학계 전반에서 널리 사용되고 있습니다.)

3-1/미래 방향 및 진행 중인 연구

-앞으로 새로운 시뮬레이션을 개발한 팀은 이 모델이 모든 유형의 블랙홀에 적용되는지 확인하기 위해 노력할 것입니다. 항성 질량 블랙홀뿐만 아니라, 이 시뮬레이션은 은하의 진화를 주도하는 초대질량 블랙홀에 대한 이해를 높이고 제임스 웹 우주 망원경의 작은 붉은 점들의 정체를 더욱 자세히 조사하는 데에도 도움이 될 것입니다.

-시뮬레이션 결과는 이러한 천체들이 에딩턴 한계(물질을 안쪽으로 끌어당기는 중력과 유입되는 물질에서 방출되는 복사의 압력 사이의 균형)보다 더 많은 빛을 방출하고 있을 가능성을 시사합니다.

완벽한 구형 흐름이 가정될 때 말입니다. 이 경우, 블랙홀은 중력의 안쪽으로 끌어당기는 힘으로 상쇄할 수 있는 것보다 더 많은 에너지를 방출하고 있습니다.

-연구팀은 다양한 온도와 밀도에서 방사선이 물질과 상호 작용하는 다양한 방식을 설명하기 위해 접근 방식을 계속 발전시킬 것입니다.

IAS 교수이자 새로운 논문의 공동 저자인 제임스 스톤은 "이제 남은 과제는 이로부터 나오는 모든 과학적 결과를 이해하는 것입니다."라고 말했습니다.

May be a doodle of blueprint and text

2-2/
-이러한 완전한 일반 상대성 이론 방정식은 강력한 컴퓨터로도 풀기 어렵습니다. 이전 시뮬레이션은 복사 계산을 단순화함으로써 지름길을 택했습니다. "이전 방법들은 복사를 일종의 유체로 취급하는 근사법을 사용했는데, 이는 복사의 실제 거동을 반영하지 못합니다."라고 장은 설명합니다.

[블랙홀 vixer의 복사열이 강착원반을 뜨겁게 하는 이유는 에딩턴 한계로 암흑물질 msoss의 nvixer의 중력이 끌어드려 소비하는 조석 현상화 할 필요가 있다.

, 블랙홀 vixer는 sample1.처럼 복사열 vixxa.neutron_stars들과 magic_sum 평형(에딩턴 한계)을 이루려 하기 때문이다.

sample1.
msbase12.qpeoms.2square.vector
oms.vix.a'6,vixx.a(b1,g3,k3,o5,n6)
b0acfd|0000e0
000ac0|f00bde
0c0fab|000e0d
e00d0c|0b0fa0
f000e0|b0dac0
d0f000|cae0b0
0b000f|0ead0c
0deb00|ac000f
ced0ba|00f000
a0b00e|0dc0f0
0ace00|df000b
0f00d0|e0bc0a

,2349,52, ]

*에딩턴 한계(Eddington limit)라고도 표현되는 에딩턴 광도( Eddington luminosity)는 (항성 같은)물체가 외부로 작용하는 복사력과 안쪽으로 작용하는 중력이 평형을 이루는 상태에 있을 때 도달할 수 있는 최대 광도이다. 평형 상태는 유체 정역학적 평형이라고 불린다.

별이 에딩턴 광도를 넘어서면, 별은 매우 강렬한 복사로 인해 항성풍으로 자신의 바깥층을 날려버린다. 대부분의 무거운 항성들은 에딩턴 광도보다 훨씬 작은 광도를 가지고 있기 때문에, 이들의 항성풍은 대부분 덜 강렬한 선 흡수에 의해 발생한다. 에딩턴 한계는 퀘이사처럼 관측된 강착중인 블랙홀의 광도를 설명하기 위해 언급된다.

...,0704, 07, ]

-수십 년간의 연구를 통해 얻은 통찰력을 결합하여, 연구팀은 정확도를 떨어뜨리거나 과도한 계산 능력을 요구하지 않고도 방정식을 직접 풀 수 있는 새로운 알고리즘을 개발했습니다. 장은 "우리의 알고리즘은 일반 상대성 이론에서 복사를 있는 그대로 처리하여 해를 제공하는 현재 유일한 알고리즘입니다."라고 말합니다.