Dev galaksi M87’nin merkezinde, yaklaşık 6,5 milyar Güneş kütlesine sahip ve ekseni etrafında süratle dönen kara delik M87* bulunuyor. Bu dev, dönme enerjisini kullanarak neredeyse ışık hızında akıp 5.000 ışık yılına uzanan bir parçacık jeti çalıştırıyor. Benzer jetler, evren genelinde diğer dönen kara deliklerde de görülüyor; enerji ve maddeyi geniş ölçekte dağıtarak galaksilerin evriminde rol oynuyor.
YENİ SAYISAL ÇERÇEVE
Frankfurt Goethe Üniversitesi’nden Prof. Luciano Rezzolla liderliğindeki astrofizik ekibi, kara delik uzay-zamanları için geliştirilen Frankfurt Parçacık-Hücre Kodu (FPIC) ile dönmenin parçacık jetine nasıl dönüştüğünü yüksek hassasiyetle modelledi. Ekip, bugüne dek güçlü manyetik alanlar aracılığıyla dönme enerjisinin ‘sıyırılması’ olarak bilinen Blandford–Znajek mekanizmasının tek başına yeterli olmadığını; manyetik yeniden bağlanmanın da etkin bir enerji aktarım kanalı sunduğunu gösterdi. Bu süreçte manyetik alan çizgileri kopup yeniden birleşiyor, biriken manyetik enerji ısıya, radyasyona ve plazma püskürmelerine dönüşüyor.
AĞIR HESAPLAR, HASSAS DENKLEMLER
FPIC, kara deliğin güçlü çekim alanında yüklü parçacıkların ve aşırı elektromanyetik alanların evrimini adım adım izledi. Kodun baş geliştiricisi Dr. Claudio Meringolo, eğik (kavisli) uzay-zamandaki göreli plazma dinamiklerinin anlaşılmasının, yoğun nesneler yakınındaki süreçleri açıklamak için kritik olduğunu vurguluyor. Çalışma, Frankfurt’taki ‘Goethe’ ve Stuttgart’taki ‘Hawk’ süperbilgisayarlarında milyonlarca CPU saati gerektirdi; Maxwell denklemleri ile Genel Görelilik çerçevesinde elektron ve pozitronlar için hareket denklemleri birlikte çözüldü.
PLAZMOİD ZİNCİRİ, NEGATİF ENERJİ
Simülasyonlar, kara deliğin ekvator düzleminde yoğun bir yeniden bağlanma etkinliği bulunduğunu ve bunun ışık hızına yakın hareket eden plazmoid zincirleri (enerjik plazma ‘kabarcıkları’) oluşturduğunu ortaya koydu. Ekip, bu süreçlere jetler ve plazma püskürmeleri gibi aşırı olaylara güç sağlayabilecek negatif enerjili parçacıkların oluşumunun eşlik ettiğini belirtiyor. FPIC projesinden Dr. Filippo Camilloni, sonuçların dönme enerjisi çıkarımında Blandford–Znajek’in tek yol olmadığını, manyetik yeniden bağlanmanın da anlamlı katkı verdiğini gösterdiğini ifade ediyor.
JET FİZİĞİNDE YENİ SAYFA
Prof. Rezzolla, bulguların dönme enerjisinin verimli biçimde çekilip jetlere aktarıldığını nicel olarak gösterdiğini; bunun aktif galaktik çekirdeklerin olağanüstü parlaklığını ve parçacıkların ışık hızına yakın hızlara erişmesini açıklamaya yardım ettiğini belirtiyor. Karmaşık sayısal kodlarla kara delik çevresindeki süreçleri çözümleyip, sonuçları titiz matematiksel bir yaklaşımla temellendirmenin, jet fiziğinde yeni bir çerçeve sunduğu değerlendiriliyor.
