科学探索|超算模拟实验揭示了来自超大质量黑洞的奇怪耀斑的起源超算模拟实验揭示了来自超大

与它们的名字相反，人们知道黑洞会不时地发射耀斑，但这究竟是如何发生的？高分辨率的模拟现在已经揭示了扭曲的磁场是如何抛出大量的能量的。了解黑洞的人都知道，它的引力是如此强大，甚至连光本身都无法逃脱。这使得来自黑洞的闪光的想法看起来很奇怪，但它却经常发生。
这些闪光不是来自黑洞本身，而是来自它的吸积盘--热的、明亮的物质环，围绕着黑洞运行并落入该物体。

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大多数时候，闪光是由落入的尘埃和气体引起的，它加热了这些物质，使其发出明亮的光芒。但在其他时候，人们看到耀斑从黑洞中射出，而这些都是比较难解释的。长期以来，人们怀疑它们与这些物体周围的强磁场有关。
因此在新的研究中，天文学家通过对黑洞进行最详细的模拟进行了调查。该项目在三台超级计算机上进行了数百万小时的计算：Longhorn, Popeye和世界上第二强大的超级计算机Summit 。最终的结果是对黑洞的模拟中，其分辨率比以前的尝试高出1000多倍，并由此对黑洞爆发时发生的情况有了更完整的了解。
该模拟显示，当物质流入黑洞时，它将磁场线拖入其中。这些磁场线开始在事件视界附近堆积，直到它们开始阻挡物质落入。试图落入的物质的压力挤压并压平了磁场线，直到它们形成指向黑洞或远离黑洞的小径。当朝相反方向运行的磁场线相遇时，它们可以折断现有的纽带，转而连接到对方。这就把能量转移到了周围的热等离子体上，把一些粒子弹到了黑洞里，一些则弹到了太空中。后者以耀斑的形式显现出来。

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磁场线（绿色）在产生耀斑的地方扭曲并即将重新连接的示意图
【科学探索|超算模拟实验揭示了来自超大质量黑洞的奇怪耀斑的起源】这项研究的共同主要作者Bart Ripperda说："如果没有我们模拟的高分辨率，你就无法捕捉到亚动力学和次结构。在低分辨率的模型中，重联不会发生，所以没有任何机制可以加速粒子。"
但是这种磁力重联所喷射出的物质可能不会离开黑洞很久。研究小组说，热的等离子体圆球最终可能会进入它的轨道，在银河系中心的超大质量黑洞周围就有这样的例子。
模拟结果还显示，这些耀斑可能是周期性的。磁场能量在一段时间后减弱，然后最终重新设置并再次启动这一过程。对于不同的黑洞，这种燃烧事件的周期发生在不同的尺度上，从几天到几年不等，这也与观测结果一致。
研究人员说，刚刚发射的詹姆斯-韦伯太空望远镜的未来观测可以确认模拟中发生的事情是否就是真实世界中发生的事情。
该研究发表在《天体物理学杂志通讯》上。