Йельские исследователи Дэррил Селигман и Грег Лафлин создали новую модель для понимания, как черные дыры, планеты и галактики появляются из богатой вихрем среды пространства. Они черпали вдохновение в алгоритме машиностроения, который показывает как воздушные потоки мимо лезвий ротора вертолета.
«Пространство полно газа, пыли, жидкостей и турбулентности. Мы хотели сделать лучшую работу по составлению циркуляции всего этого материала», сказал Селигман, аспирант и первый автор исследования.
Та циркуляция прибывает из вихря – или скорее многократных вихрей – которые прядут и тянут вещи к их центру. В частности, Лафлин и Селигман стремились копировать взаимодействие вихрей в диске прироста, который является вращающейся областью вопроса, который окружает крупные космические тела, такие как черные дыры. Диски прироста – нерестилища для новых планет, солнечных систем и галактик.
Традиционные модели для формирований планеты и подобных явлений были основаны на взрывчатой космической окружающей среде, полной сильных шоков. Лафлин и Селигман решили создать новую модель, названную Maelstrom3D, который сосредотачивается на взаимодействии вихрей в менее горючей космической окружающей среде.Первоначально, исследователи посмотрели на моделирования компьютерной графики взрывов как модель.
Но они в конечном счете решили, что такие моделирования не содержали необходимый уровень сложности, чтобы смоделировать турбулентность пространства.Именно тогда они столкнулись со старым десятилетием исследованием группы инженеров-механиков. Исследование представило алгоритм для показа, как лезвия несущего винта вертолета взаимодействовали с вихрями, которые они создали.
«Проектируя вертолет, это буквально для решения ответственных задач, чтобы разобраться во взаимодействии вихря лезвия», сказал Лафлин. «Дэррил был в состоянии передать строгую аэронавигационную структуру моделирования моделированиям астрофизической окружающей среды, и ясно, что это имеет существенное значение».Используя их новую модель, исследователи применили его к паре вихрей, вставленных в гипотетический участок диска прироста.
Они нашли два основных отличий от предыдущих моделей: вихри могут терять волны Rossby (атмосферные волны), как они вращаются, и количество орбит между этими двумя вихрями, которое связано с вязкостью окружающей среды, отличается, как предоставлено с их моделью.«Мы были ошеломлены уровнем детали, которой мы смогли достигнуть», сказал Селигман.Результаты кажутся онлайн в Астрофизическом Журнале.Он добавил, что у Maelstrom3D могли бы быть другие заявления вне астрономии.
Например, недавнее исследование предположило, что древний plesiosaurs произвел вихри с их передними плавниками, которые помогли их задним плавникам произвести больше энергии для толчка.«Тот тип гидрогазодинамики очень похож на вихри, произведенные взаимодействиями вихря лезвия в несущем винте вертолета или крыле самолета, и является точно типом явления, с которым наш кодекс разработан, чтобы обращаться», сказал Селигман.