حقوق الصورة: JHU
لأكثر من 30 عامًا ، اعتقد علماء الفيزياء الفلكية أن الثقوب السوداء يمكن أن تبتلع مادة قريبة وتطلق كمية هائلة من الطاقة نتيجة لذلك. لكن حتى وقت قريب ، كانت الآليات التي تقرب المادة من الثقوب السوداء غير مفهومة ، مما ترك الباحثين في حيرة حول العديد من تفاصيل العملية.
الآن ، ومع ذلك ، فإن المحاكاة الحاسوبية للثقوب السوداء التي طورها الباحثون ، بما في ذلك اثنان في جامعة جونز هوبكنز ، يجيبان على بعض هذه الأسئلة ويتحدىان العديد من الافتراضات الشائعة حول طبيعة هذه الظاهرة الغامضة.
"في الآونة الأخيرة فقط أعضاء فريق البحث؟ جون هاولي وجان بيير دي فيلييه ، كلاهما من جامعة فرجينيا؟ قال جوليان كروليك ، الأستاذ في قسم هنري أ. رولاند للفيزياء وعلم الفلك بجامعة جونز هوبكنز ، إن برنامجًا حاسوبيًا قويًا بما يكفي لتتبع جميع عناصر التراكم في الثقوب السوداء ، من الاضطراب والمجالات المغناطيسية إلى الجاذبية النسبية. - رئيس فريق البحث. "تفتح هذه البرامج نافذة جديدة على القصة المعقدة لكيفية سقوط المادة في الثقوب السوداء ، وتكشف لأول مرة كيف تتحد الحقول المغناطيسية المتشابكة والجاذبية الآينشتية لإخراج آخر دفعة من الطاقة من المادة المحكوم عليها إلى السجن اللانهائي في الأسود الفجوة."
على مقربة من الحافة الخارجية للثقب الأسود ، حيث ينهار وصف الجاذبية النيوتونية ، لم تعد المدارات العادية ممكنة. في تلك النقطة ؟ أو هكذا تم تخيله على مدى العقود الثلاثة الماضية؟ تنغمس المادة بسرعة وسلاسة وهدوء في الثقب الأسود. في النهاية ، حسب الصورة السائدة ، الثقب الأسود؟ باستثناء ممارسة جاذبيتها؟ هو متلقي سلبي للتبرعات الجماعية.
تناقضت أولى الحسابات الواقعية للفريق للمادة التي تقع في الثقوب السوداء بشدة مع الكثير من هذه التوقعات. يظهرون ، على سبيل المثال ، أن الحياة بالقرب من الثقب الأسود ليست سوى الهدوء والسكينة. بدلاً من ذلك ، فإن التأثيرات النسبية التي تجبر المادة على الانحدار إلى الداخل تضخم الحركات العشوائية داخل السائل لخلق اضطرابات عنيفة في الكثافة والسرعة وقوة المجال المغناطيسي ، مما يدفع موجات المادة والمجال المغناطيسي إلى جيئة وذهابا. يمكن لهذا العنف أن يكون له عواقب ملحوظة ، وفقًا لقائد فريق البحث هاولي.
"تمامًا مثل أي سائل تم تحريكه في حالة اضطراب ، يتم تسخين المادة الموجودة خارج حافة الثقب الأسود مباشرةً. قال هاولي إن هذه الحرارة الزائدة تعطي ضوءًا إضافيًا يمكن للفلكيين رؤيته على الأرض. "إحدى السمات المميزة للثقوب السوداء هي اختلاف ناتج الضوء.
على الرغم من أن هذا معروف منذ أكثر من 30 عامًا ، إلا أنه لم يكن من الممكن دراسة أصول هذه الاختلافات حتى الآن. الاختلافات العنيفة في التدفئة؟ ينظر إليها الآن على أنها ناتج ثانوي طبيعي للقوى المغناطيسية بالقرب من الثقب الأسود؟ تقديم تفسير طبيعي لسطوع الثقوب السوداء المتغيرة باستمرار ".
واحدة من أكثر الخصائص المذهلة للثقب الأسود هي قدرته على طرد الطائرات على مقربة من سرعة الضوء. في حين كان من المتوقع منذ فترة طويلة أن المجالات المغناطيسية حاسمة لهذه العملية ، تظهر أحدث المحاكاة لأول مرة كيف يمكن طرد حقل من الغاز المتراكم لإنشاء مثل هذه الطائرة.
ربما تكون النتيجة الأكثر إثارة للدهشة من المحاكاة الحاسوبية الجديدة للفريق هي أن الحقول المغناطيسية التي تم تقريبها بالقرب من ثقب أسود دوار تدور أيضًا بين دوران الحفرة للمادة التي تدور في مكان أبعد ، بنفس الطريقة التي يربط بها ناقل السيارة محركها الدوار بالمحور. يقول كروليك ، "إذا ولد ثقب أسود يدور بسرعة كبيرة ، يمكن أن يكون" قطار القيادة "قويًا جدًا لدرجة أن التقاطه للكتلة الإضافية يؤدي إلى إبطاء دورانه. ومن ثم ، يعمل تراكم الكتلة بمثابة "حاكم" ، ويفرض حدًا كونيًا للسرعة على دورات الثقب الأسود ".
وفقا ل Krolik ، قد يكون لهذا "الحاكم" آثار قوية على العديد من الخصائص المدهشة للثقوب السوداء. وقال كروليك إنه يعتقد على نطاق واسع ، على سبيل المثال ، أن قوة نفاثة الثقب الأسود مرتبطة بدورانها ، وبالتالي فإن "حد سرعة الدوران" قد يحدد قوة مميزة للطائرات.
بتمويل من مؤسسة العلوم الوطنية ، يتم نشر هذا البحث في سلسلة من أربع أوراق في مجلة الفيزياء الفلكية. ((De Villiers et al 2003، ApJ 599، 1238؛ Hirose et al. 2004، ApJ 606، 1083؛ De Villiers et al. ApJ 620، 879؛ Krolik et al. April 2005 ApJ in press.)) تم تنفيذ المحاكاة في مركز San Diego Supercomputer المدعوم من NSF. تضمن فريق البحث أيضًا Shigenobu Hirose ، أيضًا من Johns Hopkins.
المصدر الأصلي: بيان صحفي JHU
