I buchi neri occasionalmente emettono intense esplosioni di luce appena fuori dal loro orizzonte degli eventi. In precedenza, ciò che causava esattamente questi brillamenti era stato un mistero per la scienza. Questo mistero è stato risolto di recente da un team di ricercatori che ha utilizzato una serie di supercomputer per modellare i dettagli dei campi magnetici dei buchi neri in modo molto più dettagliato di qualsiasi sforzo precedente. Le simulazioni indicano la rottura e il rifacimento di campi magnetici super-forti come fonte dei brillamenti super-luminosi.
Gli scienziati sanno che i buchi neri hanno potenti campi magnetici che li circondano da qualche tempo. In genere questi sono solo una parte di una complessa danza di forze, materiali e altri fenomeni che esistono intorno a un buco nero.
Quella danza complessa è stata notoriamente difficile da modellare, anche con supercomputer avanzati, quindi cercare di capire i dettagli di ciò che sta accadendo intorno a un buco nero si è rivelato eccezionalmente difficile. I computer più forti possono gestire problemi informatici difficili e, grazie alla legge di Moore, questo è esattamente ciò che l'umanità ha ora.
Il Dr. Bart Ripperda, co-autore principale dello studio e borsista post-dottorato presso il Flatiron Institute e l'Università di Princeton, e i suoi colleghi hanno utilizzato tre distinti cluster di supercalcolo per produrre l'immagine più dettagliata della fisica in corso al di fuori dell'orizzonte degli eventi di un buco nero.
Non sorprende che i campi magnetici abbiano svolto un ruolo importante in quella fisica. Ma ancora più importante, hanno svolto un ruolo fondamentale nello sviluppo di razzi. In particolare, i brillamenti si sono formati quando i campi magnetici si sono spezzati e poi si sono ricongiunti di nuovo insieme.
L'energia magnetica scatenata da questi processi sovralimenta i fotoni nel mezzo circostante, e alcuni di questi fotoni vengono espulsi direttamente nell'orizzonte degli eventi del buco nero, mentre altri vengono espulsi nello spazio sotto forma di brillamenti.
Le simulazioni hanno mostrato la rottura e la creazione di connessioni di campo magnetico che erano invisibili alle risoluzioni precedentemente disponibili. L'immagine di Ripperda e dei suoi colleghi aveva una risoluzione 1.000 volte superiore a qualsiasi simulazione di buco nero precedentemente disponibile.
Le simulazioni più accurate al mondo non possono compensare un modello errato, quindi le simulazioni precedenti ignoravano le caratteristiche di base delle interazioni dei buchi neri. Con l'alta risoluzione è arrivata una maggiore comprensione. Le nuove simulazioni hanno modellato accuratamente come funziona il processo del campo magnetico attorno all'orizzonte degli eventi.
In primo luogo, il materiale raccolto nel disco di accrescimento migra verso i "poli" del buco nero. La migrazione di materiale carico come questo influenzerà sicuramente le linee del campo magnetico, che tentano di muoversi con esso.
Parte di questo processo di movimento fa sì che alcune delle linee del campo magnetico si rompano e potenzialmente si riconnettano con una linea di campo diversa. In alcuni casi, si forma una sacca di materiale che è isolata da altre forze esterne, ma alla fine viene sparata verso il buco nero stesso o il resto dell'Universo. È da qui che provengono i razzi.
Tutti questi processi sono difficili da simulare, anche su un cluster di supercomputer. Tuttavia, la maggior parte delle simulazioni sono costruite per adattarsi al meglio ai dati esistenti. La raccolta di dati per testare queste simulazioni è ancora lontana. Ma puoi essere sicuro che qualcuno, da qualche parte, ci sta già lavorando.