黑洞是宇宙中最令人敬畏和神秘的力量之一。最初是由爱因斯坦的广义相对论预测的，它们是引力异常强大的奇点，而时空中的这些点是在大质量恒星生命结束时发生引力坍缩时形成的。尽管经过几十年的研究和观察，但是我们不得不承认人类仍然对这一现象知之甚少，甚至可以说一无所知！
例如，对于落入黑洞轨道并逐渐被吸积到黑洞上的物质(就是吸积盘)的行为，科学家们在很大程度上仍然一无所知。但是最近的一项研究，一个国际研究小组对一个黑洞进行了迄今为止最详细的模拟，许多关于吸积盘的理论预测最终得到了证实！到底是什么理论？我们来看看！
据了解，这个理论是由詹姆斯·巴丁(James Bardeen)和雅各布·佩特森(Jacobus Petterson)于1975年提出的一种理论，该理论提出旋转的黑洞会使倾斜的吸积盘内部区域与黑洞的赤道面对齐，简单来说，在我们的视角看来，吸积盘的外部区域将保持倾斜，但其内部区域将与黑洞赤道对齐！
自从巴丁和佩特森提出他们的理论以来，黑洞模拟一直受到许多问题的困扰，这些问题使他们无法确定是否会发生这种排列。因为当吸积盘接近视界时，它们会以惊人的速度加速，并穿过时空的扭曲区域。然而事情没有这么简单。因为黑洞的旋转迫使时空围绕它旋转。这两个问题都要求天体物理学家考虑广义相对论的影响，但仍然存在磁湍流的问题。这种乱流使圆盘上的粒子聚集成一个圆形，最终聚集到黑洞表面。直到现在，天体物理学家还没有计算能力来解释这一切。
为了开发一种能够进行模拟GR和磁湍流的强大代码，该团队开发了一种基于图形处理单元(gpu)的代码。与传统的中央处理器(cpu)相比，gpu在处理大量数据的图像处理和计算算法方面效率更高。该团队采用了一种称为自适应网格细化的方法，通过只关注发生移动的特定块并相应地进行调整，从而节省能源。为了说明区别，专家将gpu和cpu比作1000匹马和1000马力的法拉利：假设你需要搬进一套新公寓。你可能需要1000匹马而不是一台1000匹马力的法拉利。如果你能在每匹马身上放一个箱子，你就可以一次移动所有的东西。同理，GPU有很多元素，每一个元素都比CPU中的元素慢，但它们实在太多了。所以它们的效率仍然比CPU快！
40年了！这理论终于被证实！而证实该理论的研究团队由阿姆斯特丹大学的Anton Pannekoek天文研究所、西北大学天体物理学跨学科探索与研究中心(CIERA)和牛津大学的计算天体物理学家组成。在他们的发现中，研究小组首次证实了巴丁-佩特森效应(bardean -Petterson Effect)。当然，研究人员所知道的关于黑洞的一切都是通过研究吸积盘而获得的。如果没有这些明亮的气体和尘埃环，科学家就不太可能找到黑洞。此外，黑洞的生长和旋转速度也依赖于它的吸积盘，这使得研究它们对于理解黑洞的演化和行为至关重要。
最后，但并非最不重要的是，该团队使用位于伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校国家超级计算应用中心的Blue Waters超级计算机进行了模拟。他们发现，虽然盘的外部区域可能是平铺的，但内部区域将与黑洞的赤道对齐，一条平滑的经线将把它们连接起来。
除了为黑洞及其吸积盘的长期争论画上句号，这项研究还表明，自巴丁和佩特森时代以来，天体物理学已经取得了长足的进步。这些模拟不仅解决了一个已有40年历史的问题，而且它们表明，与典型的想法相反，我们在广义相对论中模拟黑洞的吸积盘是可能的。这为下一代模拟铺平了道路。
最令人敬佩的是，研究小组通过将吸积盘减薄到前所未有的程度，并考虑到导致吸积盘产生的磁化扰动，解决了长期以来存在的巴登-佩特森效应之谜。以前的模拟仅仅通过近似湍流的影响，就进行了实质性的简化。更重要的是，以前的模拟使用的是最小高度与半径之比为0.05的薄圆盘，而研究员契诃夫斯科伊和他的同事们观察到的最有趣的效果是发生在圆盘变薄到0.03时。令他们惊讶的是，研究小组发现，即使有极薄的吸积盘，黑洞仍然以光速的一部分发射粒子和辐射。
科学家兴奋地称，这是一个相当出乎意料的发现，没有人预料到这些厚度如此之小的圆盘会产生喷射流。人们以为产生这些喷射流的磁场会穿透这些非常薄的圆盘。这个发现帮助我们解开了观测之谜！
