Graças às primeiras simulações realizadas em um supercomputador, os cientistas obtiveram uma nova visão sobre um dos fenômenos mais misteriosos - o comportamento de jatos relativísticos vindos de buracos negros.
Simulações avançadas mostram que as correntes de jato mudam gradualmente de direção no céu, devido a que espaço-tempo é atraído para a rotação de um buraco negro. Esse comportamento é consistente com as previsões de gravidade extrema de Albert Einstein perto dos buracos negros em rotação.
Entender o processo de rotação dos buracos negros e a distorção do espaço-tempo em torno deles ainda é um enigma nebuloso. Mas o supercomputador gradualmente nos aproxima da resposta.
Buracos negros em rápida rotação não apenas absorvem matéria, mas também liberam energia na forma de jatos relativísticos. O gás e os campos magnéticos que entram no buraco giram para formar um campo de linhas magnéticas e gás quente entrelaçados no disco. O buraco negro absorve este caldo astronômico, deixando linhas de campo magnético. Isso transforma um buraco negro em uma plataforma de lançamento, da qual a energia na forma de jatos relativísticos irrompe no espaço.
Os jatos liberados são muito mais fáceis de estudar do que os próprios buracos negros. Este estudo nos permite entender a rapidez com que a direção do jato está mudando, bem como entender a diretividade e os parâmetros do disco giratório.
Os primeiros modelos se concentravam nos discos nivelados. Na realidade, eles estão localizados em um ângulo (o disco gira em torno de um eixo separado do buraco negro). O estudo confirma que, quando inclinados, os discos mudam de direção em relação ao buraco negro.
Anteriormente, os jatos de precessão não podiam ser encontrados, porque a criação de um modelo 3D da área em torno de um buraco negro em rápida rotação requer um tremendo poder computacional. É por isso que eu tive que escrever o primeiro código da simulação do buraco negro acelerado por processadores gráficos. Como resultado, os cientistas puderam testar simulações em um dos maiores supercomputadores do mundo, a Blue Waters.
A alta resolução possibilitou pela primeira vez verificar que o movimento turbulento em pequena escala do disco foi fixado nos modelos. Surpreendentemente, os movimentos eram tão fortes que forçaram o disco a engordar e a precessão parou.
Comparação de simulação de baixa resolução (esquerda) e Blue Waters high (direita). O segundo modelo mostra que a precessão e o alinhamento diminuem devido à expansão do disco devido à turbulência magnética
O acréscimo do buraco negro é um sistema incrivelmente complexo que se assemelha a um furacão. Mas o processo vai tão longe que não podemos pensar em fazê-lo. Portanto, as simulações permitem uma compreensão muito mais clara do comportamento dos buracos negros.
Os resultados da simulação afetarão mais pesquisas relacionadas a buracos negros rotativos. Também ajudará a entender as ondas gravitacionais criadas pelo impacto de estrelas de nêutrons e fogos de artifício eletromagnéticos. Os cálculos também afetarão a interpretação da observação do Telescópio do Horizonte de Eventos registrando a sombra de um buraco negro supermassivo no centro da galáxia.
Além disso, a precessão dos jatos foi capaz de explicar as oscilações da luz intensa que ocorre devido a buracos negros. Estamos falando de oscilações quase periódicas. Pela primeira vez eles foram notados em 1985.
