حل معمای علت پیدایش شراره‌های اطراف افق رویداد سیاه‌چاله

بوکمارک(0)

No account yet? Register

سیاه‌چاله‌ها همانطور که از روی نامشان پیداست همیشه سیاه هستند، اما گهگاه از افق رویداد خود فوران‌های شدید نور ساطع می‌کنند. تاکنون نظریه‌های متفاوتی در مورد علت پیداش این شعله‌ها ارائه شده اما واقعیت این است که تا همین اواخر عامل دقیق ایجاد آنها یک معما برای علم بود. اخیراً تیمی از محققان موفق شدند با استفاده از مجموعه‌ای از ابررایانه‌ها مدل‌سازی بسیار دقیقی از جزئیات میدان‌های مغناطیسی سیاه‌چاله‌ها را به تصویر بکشند و با بررسی بسیار دقیق و کوششی مضاعف نسبت به تلاش‌های قبلی این معما را حل کنند. شبیه‌سازی‌ها به گسستن و بازسازی میدان‌های مغناطیسی فوق‌العاده قوی به عنوان منبع شعله‌های خیلی روشن اشاره می‌کنند.

دانشمندان می‌دانند که سیاه‌چاله ها برای مدتی دارای میدان‌های مغناطیسی قدرتمندی هستند که آنها را احاطه کرده است. معمولاً اینها تنها بخشی از چرخش پیچیده‌ی ناشی از نیروها، مواد و سایر پدیده‌هایی هستند که در اطراف یک سیاه‌چاله وجود دارند. مدل‌سازی این چرخش پیچیده، حتی با ابررایانه‌های پیشرفته نیز بسیار سخت می‌باشد به‌همین دلیل تلاش برای درک جزئیات رویدادهای اطراف یک سیاه‌چاله، بسیار دشوار است.

خوشبختانه رایانه‌های قوی‌تر توانستند از پس این مشکلات برآیند، و به لطف تلاش‌های مور، این دقیقاً همان چیزی است که بشریت اکنون دارد. دکتر بارت ریپردا، نویسنده‌ی ارشد این مطالعه و محقق فوق دکترا در موسسه Flatiron و دانشگاه پرینستون، و همکارانش از سه خوشه ابررایانه‌ جداگانه برای تولید دقیق‌ترین تصویر از محیط خارج از افق رویداد سیاه‌چاله استفاده کردند.

میدان‌های مغناطیسی به طور شگفت‌انگیزی نقش اثرگذاری در آن فضا داشتند. اما مهمتر از همه، تأثیر آنها در توسعه‌ی شعله‌ها بود. به‌طور خاص، شراره‌ها زمانی ایجاد شدند که میدان‌های مغناطیسی از هم جدا شدند و دوباره به هم پیوستند. انرژی مغناطیسی آزاد شده توسط این فرآیندها، فوتون‌ها را در محیط اطراف سوپرشارژ می‌کند و برخی از آن فوتون‌ها مستقیماً به افق رویداد سیاه‌چاله پرتاب می‌شوند، در حالی که برخی دیگر به شکل جرقه‌هایی در فضا پخش می‌گردند.

سیاه‌چاله‌ی شبیه‌سازی شده با خطوط میدان مغناطیسی که به رنگ سبز دیده می‌شوند. در جایی که این میدان ها در الگوهای خاصی به هم می رسند، آن بخش شعله ور است. منبع: B. Ripperda و همکاران، Astrophysical Journal Letters

 

شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهد که چگونه اتصالات میدان مغناطیسی شکسته و دوباره ایجاد می‌شود. اینها جزئیاتی هستند که در گذشته‌ به‌علت ضعف ابررایانه‌ها نامرئی بودند. تصویر دکتر ریپردا و همکارش 1000 برابر بیشتر از هر شبیه‌سازی سیاه‌چاله‌ای بود که قبلاً انجام شد. درواقع شبیه‌سازی‌های قبلی ویژگی‌های اساسی برهم‌کنش‌های سیاه‌چاله را نادیده گرفتند.

ستاره‌شناسان توانستند با این وضوح بالا به درک بیشتری برسند. شبیه‌سازی‌های جدید به طور دقیق نحوه‌ی عملکرد فرآیند میدان مغناطیسی در اطراف افق رویداد را مدل‌سازی کردند. ابتدا، مواد جمع‌آوری‌شده در دیسک برافزایش به سمت «قطب‌های» سیاه‌چاله مهاجرت می‌کنند. مهاجرت مواد باردار مانند آن مطمئناً بر خطوط میدان مغناطیسی تأثیر می‌گذارد که سعی می‌کنند با آن حرکت کنند. بخشی از این روند حرکتی باعث می‌شود که برخی از خطوط میدان مغناطیسی شکسته شوند و به طور بالقوه با یک خط میدان متفاوت دوباره وصل شوند. در برخی موارد، محفظه‌ای از مواد تشکیل می‌شود که از سایر نیروهای خارجی جدا است اما در نهایت این بخش یا به سمت خود سیاه‌چاله سقوط می‌کند یا به سمت خارج پرتاب می‌شود. این همان جایی است که شراره‌ها از آن می‌آیند.

شبیه‌سازی تمامی این فرآیندها، حتی توسط مجموعه‌ای از ابررایانه‌ها، دشوار است. با این حال، بیشتر شبیه‌سازی‌ها به گونه‌ای ساخته می‌شوند که به بهترین شکل با داده‌های موجود مطابقت داشته باشند. هرچند هنوز با جمع آوری کامل داده‌ها برای آزمایش شبیه‌سازی فاصله‌ی زیادی وجود دارد. اما درحال حاضر این دقیق‌ترین شبیه‌سازی فرآیند رفتاری سیاه‌چاله است.

5/5 - (3 امتیاز)
به اشتراک بگذارید
منبع Universe Today
ممکن است شما دوست داشته باشید
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.

go2top