Bilim insanları, süper bilgisayarlar sayesinde kara deliklerin çevresinde madde, ışık ve radyasyonun nasıl davrandığını ilk kez eksiksiz biçimde simüle etti.



Dünyanın en güçlü süper bilgisayarlarıyla yapılan yeni simülasyonlar, kara deliklerin etrafında madde ve ışığın nasıl davrandığını ilk kez önceki modellerde kullanılan basitleştirici varsayımlar olmadan ortaya koydu.

Kara delikler, aşırı kütleleri ve çevrelerinde yarattıkları fiziksel koşullar nedeniyle evrendeki en zor incelenen yapılar arasında yer alıyor. Yıldızların ölümünden sonra ortaya çıkan bu kozmik yapılar, çevrelerindeki madde ve ışığı yutarak büyümeye devam ediyor. Ancak bu süreçte neler olduğunu anlamak bilim insanları için her zaman büyük bir zorluk teşkil etti.

Lizhong Zhang liderliğindeki araştırma ekibi, Flatiron Enstitüsü ve İleri Araştırmalar Enstitüsü’nde yürüttükleri çalışmada, Einstein’ın genel görelilik kuramını ve radyasyonun maddeyle etkileşimini tam olarak hesaba katan yeni bir simülasyon modeli geliştirdi.

The Astrophysical Journal’da yayımlanan araştırmada, Güneş’in kütlesinin yaklaşık 10 katı büyüklüğündeki yıldızsal kütleli kara delikler incelendi. Zhang, “Bu sistemler son derece doğrusal olmayan yapıdadır. Herhangi bir basitleştirici varsayım, sonucu tamamen değiştirebilir,” açıklamasını yaptı.

Kara Deliklerin Yakınında Neler Oluyor?

Araştırma ekibinin simülasyonları, kara deliklerin etrafında türbülanslı ve radyasyon bakımından zengin disklerin oluştuğunu gösterdi. Bu diskler kara deliğe spiral şekilde akan maddenin yanı sıra, güçlü rüzgârlar ve bazı durumlarda jetler oluşturuyor. Simülasyonlar, bu bölgelerin sanıldığı kadar düzensiz değil, belirli fiziksel dengelerle şekillendiğini gösteriyor.



Simülasyonlar için Oak Ridge Ulusal Laboratuvarı’ndaki Frontier ve Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki Aurora süper bilgisayarları kullanıldı. Bu bilgisayarlar, saniyede bir kentilyon işlem yapabilme kapasitesine sahip.

Flatiron Enstitüsü ve Princeton Üniversitesi’nden Christopher White ve Los Alamos Ulusal Laboratuvarı’nda görev yapan Patrick Mullen gibi uzmanların katkılarıyla geliştirilen yazılım, radyasyonun kütle çekimiyle bükülmüş uzay-zamanda nasıl hareket ettiğini hesaplamayı başardı. İleri Araştırmalar Enstitüsü Doğa Bilimleri Fakültesi profesörü ve çalışmanın ortak yazarlarından James Stone şunları söyledi:

“Bu projeyi benzersiz kılan şey, bir yandan karmaşık sistemleri modelleyebilen uygulamalı matematik ve yazılımı geliştirmek için harcanan zaman ve çaba, diğer yandan dünyanın en büyük süper bilgisayarlarında bu hesaplamaları gerçekleştirme imkânına sahip olmamız.”

Araştırma ekibi, geliştirdikleri modelin süper kütleli kara delikler de dahil olmak üzere tüm kara delik türlerine uygulanabilirliğini test etmeyi planlıyor. Bu çalışmanın, galaksilerin evriminde merkezi rol oynayan süper kütleli kara deliklerin anlaşılmasına da katkı sağlaması bekleniyor.



Araştırmacılar ayrıca son dönemde keşfedilen ve beklenenden daha az X-ışını yayan ’küçük kırmızı noktalar’ gibi gizemlerin çözülmesinde de bu simülasyonların yardımcı olabileceğini öngörüyor. Bu sayede astronomlar, teleskoplarla doğrudan görüntülenemeyen kara delikleri artık yayılan ışığın spektrumuna bakarak çok daha güvenilir biçimde yorumlayabilecek.

Kaynak: Science Daily