[PWC-MEDIA] [NOVA-perslijst2] Doorbraak in simulaties: snel draaiende zwarte gaten lanceren kantelende jets

  • From: "Baan, Marieke" <H.M.Baan@xxxxxx>
  • To: "<nova-perslijst1@xxxxxxxxxxx>" <nova-perslijst1@xxxxxxxxxxx>, "<nova-perslijst2@xxxxxxxxxxx>" <nova-perslijst2@xxxxxxxxxxx>, "<nova-astronomen@xxxxxxxxxxx>" <nova-astronomen@xxxxxxxxxxx>
  • Date: Mon, 6 Nov 2017 14:02:56 +0000

P E R S B E R I C H T

Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA)
---------------------------------------------------------------------------------------------------
6 november 2017

Doorbraak in simulaties: snel draaiende zwarte gaten lanceren kantelende jets

Astronomen van de Universiteit van Amsterdam hebben met computersimulaties 
onderzocht hoe een snel draaiend zwart gat bij het opslokken van materie ook 
energie uitstoot in de vorm van relativistische jets. Dankzij een revolutionair 
snellere rekenmethode konden ze - voor het eerst - laten zien dat deze 
straalstromen gestaag van richting kunnen veranderen (kantelen) doordat de 
ruimtetijd wordt meegesleept met de draaiing van het zwarte gat. Het resultaat 
is geaccepteerd voor publicatie in Monthly Notices of the Royal Astronomical 
Society.
        
Snel draaiende zwarte gaten blazen materie met bijna de lichtsnelheid de ruimte 
in. Dit komt doordat de kolkende materie rondom het zwarte gat is doorvlochten 
met magnetische velden. Het zwarte gat sleept de gekromde ruimtetijd met zich 
mee en wikkelt zo magneetvelden om zich heen. Hierbij ontstaat een soort 
lanceerbuis, van waaruit energie wordt uitgestoten: de relativistische jets.   

De kolkende materie rondom een zwart gat vormt een draaiende schijf. Deze 
draait vaak om een andere as dan het zwarte gat zelf. Astronomen denken dat 
door het meesleepeffect de schijf gaat kantelen rondom de draaiingsas van het 
zwarte gat. Dit wordt precessie genoemd. Dat de jets blijken mee te kantelen 
met de schijf, kan schommelingen verklaren in de intensiteit van infrarood 
licht bij zwarte gaten ('quasi-periodieke oscillaties' of QPO’s). Dat is 
vergelijkbaar met de manier waarop de zwiepende lichtbundel van een vuurtoren 
veel intenser wordt wanneer die precies richting waarnemer wijst. In 1985 
werden QPO’s voor het eerst ontdekt in de omgeving van zwarte gaten (als 
röntgenstraling) door Michiel van der Klis, nu coauteur op het artikel. 

De reden dat het kantelen van de jets niet eerder werd gevonden, is dat 
3D-simulaties van de omgeving van een snel draaiend zwart gat erg veel 
rekenkracht kosten. Er zijn effecten op kleine schaal (magnetische turbulentie 
in de schijf) én op grote schaal (relativistische jets). Bovendien moet in de 
berekeningen met alle complicaties van Einsteins zwaartekrachttheorie rekening 
worden gehouden. Hoofdauteur Matthew Liska, promovendus van Van der Klis, heeft 
in de afgelopen drie jaar een nieuwe simulatiecode ontwikkeld die veel snellere 
berekeningen kan uitvoeren. 

Met behulp van de Amerikaanse supercomputer Blue Waters werd een hogere 
resolutie bereikt dan ooit (tot wel een miljard pixels). Deze computer bevat 
duizenden grafische kaarten, oorspronkelijk ontworpen voor de gaming-industrie. 
“Elk van deze grafische kaarten bevat weer duizenden rekenmachines. De 
uitdaging is om deze efficiënt te benutten en met elkaar te laten 
communiceren,” zegt Liska. Tweede auteur Casper Hesp (masterstudent 
sterrenkunde en neurowetenschap aan de UvA) gebruikte dezelfde supercomputer om 
de simulaties in beelden om te zetten, waarop duidelijk is te zien hoe de jets 
van richting veranderen.
        
De resultaten zijn van belang voor verdere berekeningen aan draaiende zwarte 
gaten die momenteel overal ter wereld worden uitgevoerd. Hiermee proberen 
sterrenkundigen recent ontdekte spectaculaire verschijnselen te begrijpen zoals 
versmeltingen van dubbele zwarte gaten, en het opslokken van gewone sterren 
door superzware zwarte gaten. 

De berekeningen worden ook ingezet bij de interpretatie van de waarnemingen van 
de Event Horizon Telescope (EHT), die de eerste opnamen maakt van het 
superzware zwarte gat in het centrum van de Melkweg. Coauteur Sera Markoff, 
begeleider van Hesp en lid van de wetenschappelijke adviesraad van de EHT: “Wat 
we willen weten is of Einsteins voorspellingen, die tot nu toe altijd zijn 
uitgekomen, ook precies kloppen voor de extreme zwaartekracht vlak bij een 
draaiend zwart gat. Dit soort simulaties zijn essentieel om theorie en 
waarnemingen aan elkaar te koppelen.” 
        
E I N D E  P E R S B E R I C H T
---------------------------------------------------------------------------------------------------
Meer informatie

Contact: 
Matthew Liska, Anton Pannekoek Instituut voor Sterrenkunde, Universiteit van 
Amsterdam
E-mail: matthewliska92@xxxxxxxxx

Artikel: Formation of Precessing Jets by Tilted Black-hole Discs in 3D General 
Relativistic MHD Simulations.  M. Liska, C. Hesp, S. Tchekhovskoy, A. Ingram, 
M. van der Klis, S. Markoff https://arxiv.org/abs/1707.06619

Beeld: Simulatie van de materie (blauw/groen) bij een draaiend zwart gat (in 
het midden, draaiingsas verticaal) en resulterende relativistische jets 
(rood/geel). https://www.youtube.com/watch?v=uzRlLf8i6g0&feature=youtu.be

Opgemaakt persbericht op www.astronomie.nl/
---------------------------------------------------------------------------------------------------

Met vriendelijke groet,

Marieke Baan

Nederlandse Onderzoekschool voor Astronomie (NOVA)
NOVA Informatie Centrum 

Science Park 904
1098 XH Amsterdam
T: 020-5257480
M: 0614322627

www.astronomie.nl
@mariekebaan

_______________________________________________
NOVA-perslijst2 mailing list
NOVA-perslijst2@xxxxxxxxxxx
https://list.uva.nl/mailman/listinfo/nova-perslijst2

Other related posts:

  • » [PWC-MEDIA] [NOVA-perslijst2] Doorbraak in simulaties: snel draaiende zwarte gaten lanceren kantelende jets - Baan, Marieke