物理学家探索黑洞如何照亮黑暗

新的流体动力学模拟解释了被潮汐摧毁的恒星如何揭示隐藏的超大质量黑洞,以及为什么这些宇宙碰撞中没有两次看起来是相同的。《物理学家探索黑洞如何照亮黑暗》一文首先发表在《今日雪城大学》上。

来源:雪城大学

他们的发现支持了长期存在的理论预测。早期的模拟经常错误地描述了流的结构,因为它们缺乏捕捉如此精细细节的分辨率,导致恒星碎片的“喷射”和意想不到的高水平流体动力学耗散。有了更多的粒子,并通过使用强大的超级计算机上的图形处理单元,碎片的形状变得更容易看到。

但新模型还揭示了一些其他的东西。

自旋因子

超大质量黑洞和恒星轨道的三个属性可以影响给定 TDE 的结果:黑洞的质量、它“旋转”的速度以及旋转相对于进入碎片的轨道平面的方向。它们可以共同决定耀斑何时开始、耀斑变得多亮以及持续多久。

如果黑洞正在旋转,与非旋转黑洞相比,它会引起周围时空的额外变化,并产生一种称为“节点进动”的效应。这种效应可能会将碎片流移出其原始平面,这意味着碎片流可能会在绕一圈后错过自己,然后在最终碰撞之前再次错过。在某些情况下,耀斑可能会因黑洞周围的几个环而延迟。

这种复杂性可能有助于解释 TDE 研究的持久难题之一。没有两个事件看起来完全相同。有的升得快,退得也快。其他的展开得更慢。有些更亮,有些更暗。有些行为方式仍然难以分类。虽然黑洞质量的差异可以解释其中一些差异,但这些新的模拟表明黑洞自旋可能是造成这种多样性的关键原因之一。

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