Οι υπερμεγέθεις μαύρες τρύπες φαίνεται να υπάρχουν στην καρδιά σχεδόν κάθε γαλαξία. Κάθε τόσο, ένα αστέρι περιπλανιέται κοντά σε ένα από αυτά τα τέρατα και συναντά αυτό που ονομάζεται γεγονός παλιρροϊκής διαταραχής. Η βαρύτητα της μαύρης τρύπας σκίζει το αστέρι, με αποτέλεσμα μια τεράστια έκρηξη ακτινοβολίας. Το έχουμε παρατηρήσει να συμβαίνει μερικές φορές τώρα.
Αλλά δεν γνωρίζουμε ακριβώς γιατί συμβαίνει αυτό, καθώς η λέξη «αυτό» αναφέρεται συγκεκριμένα στην έκρηξη της ακτινοβολίας. Εξάλλου, τα αστέρια παράγουν ακτινοβολία μέσω της πυρηνικής σύντηξης και η παλιρροιακή διαταραχή δημιουργεί ακτινοβολία μακαρόνια αστέρι, τραβώντας αποτελεσματικά συστατικά από τις αντιδράσεις σύντηξης. Οι μαύρες τρύπες λάμπουν όταν τρέφονται με ύλη, αλλά αυτή η διαδικασία δεν μοιάζει με μια ξαφνική έκρηξη ακτινοβολίας από ένα γεγονός παλιρροϊκής διαταραχής.
Αποδεικνύεται ότι δεν γνωρίζουμε ακριβώς πώς παράγεται η ακτινοβολία. Υπάρχουν πολλές ανταγωνιστικές ιδέες, αλλά δεν μπορέσαμε να καταλάβουμε ποια ταιριάζει καλύτερα στα δεδομένα. Ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν εκμεταλλευτεί το ενημερωμένο πακέτο λογισμικού για να μοντελοποιήσουν το συμβάν παλιρροϊκής διαταραχής και να δείξουν ότι το βελτιωμένο μοντέλο τους ταιριάζει καλά στις παρατηρήσεις μας.
Προσομοίωση σπαγγέτι
Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, δεν είμαστε απολύτως σίγουροι για την πηγή της ακτινοβολίας σε γεγονότα παλιρροϊκής διαταραχής. Ναι, είναι μεγάλο και καταστροφικό, οπότε λίγη ακτινοβολία δεν προκαλεί έκπληξη. Αλλά η ερμηνεία των λεπτομερειών αυτής της ακτινοβολίας – ποια μήκη κύματος επικρατούν, πόσο γρήγορα ανεβαίνει και πέφτει η έντασή της, και ούτω καθεξής – μπορεί να μας πει κάτι για τη φυσική που ελέγχει αυτά τα συμβάντα.
Στην ιδανική περίπτωση, το λογισμικό θα πρέπει να λειτουργεί ως γέφυρα μεταξύ της φυσικής της παλιρροιακής διαταραχής και των παρατηρήσεών μας για την ακτινοβολία που παράγουν. Εάν προσομοιώσουμε μια ρεαλιστική αναταραχή και έχουμε τη σωστή φυσική, το πρόγραμμα θα πρέπει να παράγει ένα κύμα ακτινοβολίας που ταιριάζει καλά με τις παρατηρήσεις μας για αυτά τα γεγονότα. Δυστυχώς, μέχρι στιγμής, το λογισμικό μας έχει απογοητεύσει. Για να διατηρήσουμε τα πράγματα υπολογιστικά διαχειρίσιμα, χρειάστηκε να ακολουθήσουμε πολλές συντομεύσεις που έθεταν ερωτήματα σχετικά με τον ρεαλισμό των προσομοιώσεών μας.
Το νέο έργο των Elad Steinberg και Nicholas Stone του Εβραϊκού Πανεπιστημίου βασίζεται σε… Ένα πακέτο λογισμικού που ονομάζεται RICH Μπορεί να παρακολουθεί την κίνηση των ρευστών (τεχνικά ονομάζεται υδροδυναμική). Αν και το αστρικό υπόλειμμα δεν είναι ρευστό με την έννοια των ρευστών που γνωρίζουμε εδώ στη Γη, η συμπεριφορά του υπαγορεύεται κυρίως από τη μηχανική των ρευστών. Το RICH έχει πρόσφατα ενημερωθεί για να βελτιώσει το μοντέλο εκπομπής και απορρόφησης ακτινοβολίας από υλικά στο ρευστό, καθιστώντας το πιο κατάλληλο για τη μοντελοποίηση παλιρροϊκών διαταραχών.
Οι ερευνητές πρέπει ακόμα να κάνουν κάποιες συντομεύσεις για να διασφαλίσουν ότι οι υπολογισμοί μπορούν να ολοκληρωθούν σε εύλογο χρονικό διάστημα. Η εκδοχή της βαρύτητας που χρησιμοποιείται στην προσομοίωση δεν είναι απόλυτα σχετικιστική και προσεγγίζεται μόνο στην περιοχή που βρίσκεται πιο κοντά στη μαύρη τρύπα. Αλλά αυτό επιτάχυνε αρκετά τους υπολογισμούς για να μπορέσουν οι ερευνητές να παρακολουθήσουν τα υπολείμματα του άστρου από τη διαδικασία μετασχηματισμού έως τη μέγιστη ακτινοβολία που παράγεται από το συμβάν, μια περίοδο περίπου 70 ημερών.