تشرح محاكاة الكمبيوتر الفائق القوة الهائلة للثقب الأسود النفاث – يؤكد نظرية أينشتاين للنسبية العامة

ثقب أسود ضخم مع نفاثة للأشعة السينية. الائتمان: NASA / CXC / M. Weiss

مزيد من التأكيد على نظرية النسبية العامة لأينشتاين.

تقع مجرة ​​Messier 87 (M87) على بعد 55 مليون سنة ضوئية من الأرض في كوكبة العذراء. إنها مجرة ​​عملاقة بها 12000 عنقود كروي ، مما يجعلها درب التبانةتبدو العناقيد الكروية الـ 200 متواضعة بالمقارنة. أ ثقب أسود من ستة مليارات ونصف كتلة شمسية تقع في مركز M87. إنه أول ثقب أسود توجد له صورة ، تم إنشاؤه في عام 2019 بواسطة التعاون البحثي الدولي Event Horizon Telescope.

هذا الثقب الأسود (M87 *) يطلق نفاثة من بلازما بالقرب من سرعة الضوء ، ما يسمى بالطائرة النسبية ، بمقياس 6000 سنة ضوئية. ربما تنشأ الطاقة الهائلة اللازمة لتشغيل هذا النفاث من قوة الجاذبية للثقب الأسود ، ولكن كيفية ظهور نفاثة مثل هذه وما يحافظ عليها مستقرة عبر المسافة الهائلة لم يتم فهمها بالكامل بعد.

النموذج النظري النفاث النسبي M87 والملاحظات الفلكية

يعد النموذج النظري (النظرية) والملاحظات الفلكية (المراقبة) لموقع إطلاق الطائرة النفاثة النسبية M87 تطابقًا جيدًا للغاية. الائتمان: أليخاندرو كروز أوسوريو

يجذب الثقب الأسود M87 * المادة التي تدور في قرص في مدارات أصغر حتى يبتلعها الثقب الأسود. يتم إطلاق الطائرة النفاثة من مركز قرص التنامي المحيط بـ M87 ، وقد قام علماء الفيزياء النظرية في جامعة جوته ، جنبًا إلى جنب مع علماء من أوروبا والولايات المتحدة والصين ، بتصميم هذه المنطقة بتفصيل كبير.

لقد استخدموا عمليات محاكاة حاسوبية عملاقة ثلاثية الأبعاد متطورة للغاية تستخدم مقدارًا مذهلاً من مليون ساعة من وحدة المعالجة المركزية لكل محاكاة ، وكان عليهم حل معادلات النسبية العامة في وقت واحد بواسطة ألبرت أينشتاين ، ومعادلات الكهرومغناطيسية بواسطة جيمس ماكسويل ، ومعادلات ديناميكا الموائع بواسطة ليونارد اويلر.

خطوط المجال المغناطيسي M87 الثقب الأسود النفاث النسبي

على طول خطوط المجال المغناطيسي ، تتسارع الجسيمات بكفاءة عالية بحيث تشكل نفاثًا يصل إلى 6000 سنة ضوئية في حالة M87. الائتمان: أليخاندرو كروز أوسوريو

كانت النتيجة نموذجًا تتطابق فيه القيم المحسوبة لدرجات الحرارة ، وكثافة المادة والمجالات المغناطيسية بشكل جيد بشكل ملحوظ مع ما تم استنتاجه من الملاحظات الفلكية. على هذا الأساس ، تمكن العلماء من تتبع الحركة المعقدة للفوتونات في الزمكان المنحني للمنطقة الأعمق من الطائرة وترجمتها إلى صور راديو. ثم تمكنوا بعد ذلك من مقارنة هذه الصور الحاسوبية مع الملاحظات التي تم إجراؤها باستخدام العديد من التلسكوبات الراديوية والأقمار الصناعية على مدى العقود الثلاثة الماضية.

يعلق الدكتور أليخاندرو كروز أوسوريو ، المؤلف الرئيسي للدراسة ، قائلاً: “يتطابق نموذجنا النظري للانبعاث الكهرومغناطيسي والتشكل النفاث لـ M87 بشكل مدهش مع الملاحظات في أطياف الراديو والبصرية والأشعة تحت الحمراء. يخبرنا هذا أن الثقب الأسود الهائل M87 * ربما يدور بدرجة عالية وأن البلازما ممغنطة بقوة في الطائرة ، مما يؤدي إلى تسريع الجسيمات إلى نطاقات آلاف السنين الضوئية. “

يلاحظ البروفيسور لوتشيانو ريزولا ، معهد الفيزياء النظرية بجامعة جوته في فرانكفورت: “حقيقة أن الصور التي حسبناها قريبة جدًا من الملاحظات الفلكية هي تأكيد مهم آخر على أن نظرية أينشتاين للنسبية العامة هي التفسير الأكثر دقة وطبيعية لوجودها. من الثقوب السوداء الهائلة في مركز المجرات. بينما لا يزال هناك مجال لتفسيرات بديلة ، فإن نتائج دراستنا جعلت هذه الغرفة أصغر بكثير “.

المرجع: “أحدث النماذج النشطة والمورفولوجية لموقع إطلاق طائرة M87” بواسطة أليخاندرو كروز أوسوريو ، وكريستيان إم فروم ، ويوسوكي ميزونو ، وأنطونيوس ناثانيل ، وزيري يونسي ، وأوليفر بورث ، وجوردي دافيلار ، وهاينو فالك ، مايكل كرامر ولوتشيانو ريزولا ، 4 نوفمبر 2021 ، علم الفلك الطبيعي.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01506-w

READ  ناسا تدرس كيفية "إزالة المدار" والتخلص من محطة الفضاء الدولية
Written By
More from Fajar Fahima
تسترجع المريخ روفر صورًا جديدة مذهلة
صورة بواسطة Mars Reconnaissance Orbiter ، تلتقط المثابرة أثناء هبوطها بالمظلة عبر...
Read More
Leave a comment

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *