一个天体物理学家团队首次计算出物质和反物质的单个粒子如何围绕旋转的黑洞旋转。
这些计算机模拟提供了关于黑洞如何以近乎光速射出物质射流的关键见解，该小组的研究结果支持了先前提出的两种机制，为神秘粒子流提供动力。
这项新的模拟技术还可以帮助天体物理学家解释来自全球射电望远镜阵列的数据，该阵列观测银河系中心的超大质量黑洞。
英国利兹大学的天体物理学家Serguei Komissarov说，该研究小组的结果于1月23日发表，是黑洞研究的“石碑”。
高能物质射流在整个宇宙中很普遍，并且似乎有多种来源，尽管目前尚无直接证据表明它们是如何形成的。在我们的银河系中，许多中子星会产生这些射流，还有一些相对较小的黑洞（这些物质比太阳的质量大得多）正在吸收物质。天体物理学家认为，其他星系中心的一些超大质量黑洞位于引人注目的喷流背后，这些喷流延伸了数千光年，例如在梅西埃87号星系周围看到的喷流。
在许多情况下，尤其是对于小的黑洞，这些喷流似乎包含薄薄的电子雾，它们的反物质对应物“正电子”以等离子体的形式高速流出。
现有的黑洞行为模型表明，在强磁场和电场内部会产生粒子“杂粒子对”，这些磁场在黑洞事件视界附近“旋动”，该球体在交叉后无法逃逸。这些粒子大多数落入黑洞。
射流在黑洞磁极附近形成，扭曲磁场的混沌辫子射向星际空间。根据天文学家的普遍解释，这些场将带走一些黑洞能量和旋转动量，并产生更多的电子和正电子。
过去，黑洞动力学的3D模拟已将由电子和正电子构成的等离子作为连续体建模。但是在这项研究中，帕弗里和他的合作者在模拟中包括了单个粒子，并观察了它们的运动如何与磁场和电场交织在一起，并为磁场提供了动力。
他们的结果表明，正电子和电子的湍流彼此相反，彼此都在圆盘上绕黑洞赤道旋转。这些电流导致能量从极区射出。
共同作者，马里兰州格林贝尔特市NASA戈达德太空飞行中心的天体物理学家凯尔·帕弗里（Kyle Parfrey）说：“一般而言，射流最重要的不是等离子体，而是电磁场中释放出的大量能量。” 。“看到了这种情况。” / p>
天体物理学家Roger Blandford和Roman Znayek曾在1970年代预测到这种效果。他们提出了一种机制来解释喷气机如何从黑洞旋转中汲取能量，以及这将如何减慢旋转速度。（爱因斯坦理论将能量等同于质量；当黑洞自旋变慢时，它变得更轻。）
这项研究还支持第二种机制，该机制解释了如何从旋转的黑洞中提取能量。这种机制最早是由英国数学物理学家罗杰·彭罗斯（Roger Penrose）于1960年代提出的。根据彭罗斯（Penrose）模型，在黑洞赤道附近产生的某些粒子具有负能量-因此，当它们落入黑洞时，它们会减慢其旋转速度。这种假设现象使人想起了斯蒂芬·霍金（Stephen Hawking）提出的“虚假辐射”，其中负能量粒子有助于缩小黑洞质量。
帕弗里说，新的模拟还不完整。特别是，它们不包括如何创建粒子和反粒子的详细物理原理，也没有包括吸积盘“物质围绕黑洞的流动”的详细物理学原理，而物质首先被认为是为电磁场提供动力。与物质隔离开来的黑洞将迅速驱散这些电场，并沉降成安静的黑暗状态，而不会发射出等离子流。
法国格勒诺布尔阿尔卑斯大学的合著者Beno卯t Cerutti说，Event Horizon Telescope是一个覆盖全球的无线电天线网络，该网络将于今年取得首个成果，它可能提供一些有关等离子体运动方式的令人兴奋的细节围绕银河系中心的超大质量黑洞，以及梅西埃87中心的黑洞。塞鲁蒂说：“我们希望不久以后我们将有更多的观测限制。”
