Çalışma, Düşen Yıldız Tozu, Kararsız Jetler Kullanarak Yanıp Sönen Gama Işını Patlamalarını Açıklıyor

Astrofizikçiler, dönen bir kara deliğin doğumundan çöken yıldızdan çok uzaktaki emisyonuna kadar bir jetin tüm evriminin ilk 3 boyutlu simülasyonunu geliştirdiler. Simülasyon, yıldız çökerken, malzemesinin siyahın etrafında dönen diskin üzerine düştüğünü gösteriyor. delik. Düşen bu malzeme diski yatırır ve karşılığında, orijinal yörüngesine dönmek için mücadele ederken sallanan jeti yatırır. Titreyen jet, Gama Işını Patlamalarının neden yanıp söndüğüne dair uzun süredir devam eden gizemi açıklar ve bu patlamaların daha da nadir olduğunu gösterir. Bu jetler, Büyük Patlama’dan bu yana evrendeki en enerjik ve aydınlık olaylar olan Gama Işını Patlamalarını (GRB’ler) ürettiğinden, simülasyonlar bu tuhaf, yoğun ışık patlamalarına ışık tuttu. Yeni bulguları, GRB’lerin neden sessiz anlarla gizemli bir şekilde noktalandığına dair uzun süredir devam eden soruya bir açıklama içeriyor – güçlü emisyonlar ve ürkütücü derecede sessiz bir sessizlik arasında yanıp sönüyor. Yeni simülasyon ayrıca GRB’lerin önceden düşünülenden daha da nadir olduğunu gösteriyor. Yeni çalışma 29 Haziran’da Astrophysical Journal Letters’da yayınlandı. Bir jetin tüm evriminin ilk tam 3D simülasyonunu işaret ediyor – kara deliğin yakınında doğumundan çöken yıldızdan kaçtıktan sonra emisyonuna kadar. Araştırmayı yöneten Northwestern Üniversitesi’nden Ore Gottlieb, yeni model aynı zamanda büyük ölçekli bir jetin şimdiye kadarki en yüksek çözünürlüklü simülasyonu. “Bu jetler evrendeki en güçlü olaylar” dedi. “Önceki çalışmalar nasıl çalıştıklarını anlamaya çalıştı, ancak bu çalışmalar hesaplama gücü ile sınırlıydı ve birçok varsayımı içermesi gerekiyordu. Jetin tüm evrimini en başından – bir kara deliğin doğumundan itibaren – modelleyebildik. Jetin yapısı hakkında hiçbir şey varsaymadan. Jeti kara delikten emisyon bölgesine kadar takip ettik ve önceki çalışmalarda gözden kaçan süreçleri bulduk.” Gottlieb, Northwestern’in Astrofizikte Disiplinlerarası Keşif ve Araştırma Merkezi’nde bir Rothschild Üyesidir. (CIERA). Makaleyi, Northwestern’deki Weinberg Sanat ve Bilim Koleji’nde fizik ve astronomi alanında yardımcı doçent olan CIERA üyesi Sasha Tchekhovskoy ile birlikte yazdı. kara delik oluşturur. Gaz dönen kara deliğe düştüğünde, enerji verir – çöken yıldıza bir jet fırlatır. Jet, sonunda ondan kaçana kadar yıldızı yumruklar ve ışık hızına yakın hızlarda hızlanır. Gottlieb, yıldızdan kurtulduktan sonra, jet parlak bir GRB üretir. “Jet, yıldızın yaklaşık 30 katına veya kara deliğin bir milyon katına ulaştığında bir GRB üretir.” “Başka bir deyişle, kara delik bir plaj topu boyutundaysa, jetin bir GRB üretebilmesi için tüm Fransa boyutunda genişlemesi gerekir.” Bu ölçeğin büyüklüğünden dolayı, önceki simülasyonlar bunu başaramadı. jetin doğuşunun ve sonraki yolculuğunun tam evrimini modelleyin. Varsayımları kullanarak, önceki tüm çalışmalar jetin bir eksen boyunca yayıldığını ve asla o eksenden sapmadığını buldu. Ancak Gottlieb’in simülasyonu çok farklı bir şey gösterdi. Yıldız bir kara deliğe çökerken, o yıldızdan gelen malzeme, kara deliğin etrafında dönen manyetize gaz diskinin üzerine düşer. Düşen malzeme diskin eğilmesine neden olur ve bu da jeti yatırır. Jet, orijinal yörüngesiyle yeniden hizalanmaya çalışırken, çöküşün içinde sallanır. Bu sallanma, GRB’lerin neden yanıp söndüğüne dair yeni bir açıklama sağlar. Sessiz anlarda jet durmaz – emisyonu Dünya’dan uzaklaşır, bu nedenle teleskoplar onu gözlemleyemez. “GRB’lerden gelen emisyon her zaman düzensizdir,” dedi Gottlieb. “Emisyonda ani artışlar ve ardından birkaç saniye veya daha uzun süren durgun bir süre görüyoruz. Bir GRB’nin tüm süresi yaklaşık bir dakikadır, bu nedenle bu durgun zamanlar toplam sürenin göz ardı edilemez bir kısmıdır. Önceki modeller değildi. Bu durgun zamanların nereden geldiğini açıklayabiliyor.Bu sallanma doğal olarak bu fenomene bir açıklama getiriyor.jeti bize doğrulttuğunda gözlemliyoruz.Fakat jet yalpalayarak bizden uzağa işaret ettiğinde, emisyonunu göremeyiz.Bu Einstein’ın görelilik teorisinin bir parçası.” Nadir daha nadir hale gelir Bu titrek jetler ayrıca GRB’lerin oranı ve doğası hakkında yeni bilgiler sağlar. Önceki çalışmalar, çöken kayaların yaklaşık yüzde 1’inin GRB ürettiğini tahmin etmesine rağmen, Gottlieb, GRB’lerin aslında çok daha nadir olduğuna inanıyor. Eğer jet bir eksen boyunca hareket etmekle sınırlandırılsaydı, o zaman gökyüzünün yalnızca ince bir dilimini kaplardı – gözlem olasılığını sınırlandırırdı. BT. Ancak jetin titrek doğası, astrofizikçilerin GRB’leri farklı yönlerde gözlemleyebileceği ve onları tespit etme olasılığını artırabileceği anlamına gelir. Gottlieb’in hesaplamalarına göre, GRB’ler önceden düşünülenden 10 kat daha fazla gözlemlenebilir, bu da astrofizikçilerin daha önce düşünülenden 10 kat daha az GRB’yi kaçırdığı anlamına geliyor.” Fikir şu ki, GRB’leri gökyüzünde belirli bir oranda gözlemliyoruz ve öğrenmek istiyoruz. Gottlieb, evrendeki gerçek GRB oranı hakkında” dedi. “Gözlenen ve gerçek oranlar farklıdır, çünkü yalnızca bize işaret eden GRB’leri görebiliriz. Bu, GRB’lerin gerçek oranını çıkarabilmek için bu jetlerin gökyüzünde kapladığı açı hakkında bir şeyler varsaymamız gerektiği anlamına gelir. GRB’lerin ne kadarını kaçırdığımızdır. Sallanma, saptanabilir GRB’lerin sayısını artırır, bu nedenle gözlemlenenden gerçek orana doğru olan düzeltme daha küçüktür. Daha az GRB’yi kaçırırsak, o zaman gökyüzünde genel olarak daha az GRB vardır.” doğru, Gottlieb, o zaman jetlerin çoğu ya hiç fırlatılamaz ya da bir GRB üretmek için çöküşten kaçmayı asla başaramaz. Bunun yerine içeride gömülü kalırlar. Karışık enerji Yeni simülasyonlar, jetlerdeki manyetik enerjinin bir kısmının kısmen termal enerjiye dönüştüğünü de ortaya çıkardı. Bu, jetin, GRB’yi üreten manyetik ve termal enerjilerin hibrit bir bileşimine sahip olduğunu göstermektedir. GRB’lere güç sağlayan mekanizmaları anlamada ileriye doğru atılmış büyük bir adım olarak, bu, araştırmacıların GRB’lerin emisyon zamanında jet bileşimini çıkardıkları ilk zamandır.” “dedi Gottlieb. “Aksi takdirde, çöken bir yıldızda ne olduğunu öğrenmek zor çünkü ışık yıldızın içinden kaçamaz. Ancak jet emisyonundan – jetin tarihini ve onları fırlatan sistemlerden taşıdığı bilgileri öğrenebiliriz.” Yeni simülasyonun en büyük ilerlemesi kısmen hesaplama gücünde yatmaktadır. Oak Ridge, Tennessee’deki Oak Ridge Liderlik Hesaplama Tesisindeki süper bilgisayarlarda “H-AMR” kodunu kullanan araştırmacılar, merkezi işlem birimleri (CPU’lar) yerine grafik işlem birimlerini (GPU’lar) kullanan yeni simülasyonu geliştirdiler. Bilgisayar grafiklerini ve görüntü işlemeyi manipüle etmede son derece verimli olan GPU’lar, bir ekranda görüntülerin oluşturulmasını hızlandırır.

Teknoloji Haberleri