Atvaizdo kreditas: „Penn State“
Penno valstijos mokslininkai pasiekė naują etapą, bandydami modeliuoti dvi aplink judančias skylutes skriejančias juodąsias skylutes. Šis įvykis, tikimasi, sukels stiprias gravitacines bangas. „Mes pirmą kartą atradome būdą, kaip skaitmeniniu būdu modeliuoti vieną dviejų įkvepiančių juodųjų skylių orbitą“, - sako Bernd Bruegmann, fizikos docentas ir Penno valstijos Gravitacinės fizikos ir geometrijos instituto tyrėjas. Bruegmanno tyrimai yra dalis viso pasaulio masto bandymo sugauti pirmąją gravitacijos bangą, kylančią po Žemę.
Šias simuliacijas apibūdinantis dokumentas bus paskelbtas 2004 m. Gegužės 28 d. Žurnale „Physical Review Letters“. Straipsnio autorius yra Bruegmannas ir du jo vadovaujamos grupės doktorantai Pensio valstijoje - Nina Jansen ir Wolfgang Tichy.
Juodosios skylės aprašytos Einšteino bendrojo reliatyvumo teorijoje, kurioje labai tiksliai aprašoma gravitacinė sąveika. Tačiau Einšteino lygtys yra sudėtingos ir žinomai sunkiai išsprendžiamos net skaitine prasme. Be to, juodosios skylės kelia jų pačių problemas. Kiekvienos juodosios skylės viduje slypi tai, kas vadinama erdvės-laiko išskirtinumu. Bet koks per arti esantis daiktas bus patrauktas į juodosios skylės centrą, be jokios galimybės vėl ištrūkti, ir jis patirs milžiniškas gravitacines jėgas, atitraukiančias jį.
„Kai modeliuojame šias ekstremalias sąlygas kompiuteryje, pastebime, kad juodosios skylės nori praryti ir nuplėšti skaitinį taškų tinklelį, kurį naudojame apytikslėms juodosioms skylėms“, - sako Bruegmann. „Vieną juodąją skylę jau sunku modeliuoti, tačiau dvi juodosios skylės paskutiniuose įkvėpimo etapuose yra žymiai sunkesnės dėl labai nelinijinės Einšteino teorijos dinamikos“. Kompiuterinės juodųjų skylių dvejetainių imitacijų tendencijos gali tapti nestabilios ir sudužti pasibaigus ribotam laikui, kuris anksčiau buvo žymiai trumpesnis už laiką, reikalingą vienai orbitai.
„Mūsų sukurta technika remiasi tinkleliu, kuris juda kartu su juodosiomis skylėmis, sumažindamas jų judesį ir iškraipymus, ir nusipirkdamas mums pakankamai laiko, kad jie galėtų baigti vieną spiralinę orbitą aplink vieną prieš tai, kai kompiuterio modeliavimas sudužtų“, - sako Bruegmann. Jis siūlo analogiją, iliustruojančią „bendrai judančių tinklelių“ strategiją: „Jei jūs stovite už karuselės ir norite stebėti vieną asmenį, turite nuolat judinti galvą, kad galėtumėte stebėti jį, kaip jis eina ratu. Bet jei jūs stovite ant karuselės, turite žiūrėti tik viena kryptimi, nes tas asmuo nebejuda jūsų atžvilgiu, nors jūs abu einate ratu. “
Bendrai judančių tinklelių statyba yra svarbi Bruegmann darbo naujovė. Nors tai nėra nauja idėja fizikams, iššūkis priversti ją dirbti su dviem juodosiomis skylėmis. Tyrėjai taip pat pridėjo grįžtamojo ryšio mechanizmą, kad būtų galima dinamiškai koreguoti pokyčius juodosiose skylėse. Rezultatas yra sudėtinga schema, kuri iš tikrųjų veikia dvi juodąsias skylutes maždaug viena spiralinio judesio orbita.
„Nors juodųjų skylių sąveikos ir gravitacinių bangų modeliavimas yra labai sunkus projektas, profesoriaus Bruegmanno rezultatas suteikia gerą vaizdą, kaip mums gali pavykti ši simuliacija“, - sako Richardas Matzneris, Teksaso universiteto profesorius Austine ir vyriausiasis tyrėjas. buvęs Nacionalinio mokslo fondo dvejetainis juodosios skylės didysis iššūkių aljansas, padėjęs nemažą pagrindą skaitmeniniam reliatyvumui 90-aisiais.
Abhay Ashtekar, Eberly fizikos profesorius ir Gravitacinės fizikos ir geometrijos instituto direktorius, priduria: „Neseniai atliktas profesoriaus Bruegmanno grupės modeliavimas yra orientyras, nes jis atveria galimybę atlikti skaitmeninę įvairių juodųjų skylių susidūrimų analizę. įdomiausi gravitacinių bangų astronomijos įvykiai. “
Šis tyrimas buvo finansuotas iš Nacionalinio mokslo fondo dotacijų, įskaitant vieną pasienio gravitacinių bangų fizikos centrui, kurį įsteigė Nacionalinis mokslo fondas Penno valstijos Gravitacinės fizikos ir geometrijos institute.
Originalus šaltinis: „Penn State“ naujienų leidinys
