کشف پیشرفتگی در دیسک‌های جذب فوق‌العاده: تأثیر چرخش سیاهچاله‌ها!

تحقیقات جدید درباره سیاه‌چاله‌های چرخان

محققان دانشگاه تسوکوبا با انجام شبیه‌سازی‌های نوآورانه‌ای از سیاه‌چاله‌های چرخان بر پایه نظریه نسبیت عام، به نتایجی دست یافتند که نشان می‌دهد دیسک‌های انباشت فوق‌العاده درخشان (یعنی حلقه‌های گازی که اطراف یک سیاه‌چاله را احاطه کرده‌اند) حرکتی پیش‌رانش‌دار دارند که ناشی از چرخش سیاه‌چاله است. این یافته بر اهمیت چرخش سیاه‌چاله به عنوان عامل اصلی نوسانات دوره‌ای در درخشندگی این دیسک‌های انباشت فوق‌العاده تأکید می‌کند.

گازها به دلیل گرانش شدید سیاه‌چاله (BH) به دور آن می‌چرخند و دیسک انباشت را تشکیل می‌دهند. این دیسک‌های انباشت، به عنوان یکی از کارآمدترین مکانیزم‌های تبدیل انرژی در جهان، نور و جت‌های پلاسما را منتشر می‌کنند. زمانی که یک سیاه‌چاله حول محور خود می‌چرخد، دیسک انباشت مانند یک یویو می‌لرزد. این حرکت پیش‌رانش‌دار در دیسک‌های انباشت با درخشندگی کمتر مورد مطالعه قرار گرفته است، اما مشخص نیست که آیا این پدیده در دیسک‌های انباشت فوق‌العاده درخشان که تابش قوی تولید می‌کنند نیز رخ می‌دهد یا خیر.

محققان دانشگاه تسوکوبا با انجام یک شبیه‌سازی بزرگ‌مقیاس هیدرودینامیک الکترومغناطیسی تابش بر اساس نظریه نسبیت عام، برای اولین بار نشان دادند که حرکت پیش‌رانش‌دار یک دیسک انباشت فوق‌العاده درخشان که به سمت خارج متمایل است، ناشی از چرخش سیاه‌چاله می‌باشد.

تأثیر چرخش سیاه‌چاله‌ها بر نوسانات نوری

علاوه بر این، این حرکت پیش‌رانش به‌طور دوره‌ای جهت جت‌ها و تابش‌های منتشرشده از سیاه‌چاله (BH) را تغییر می‌دهد. این موضوع نشان می‌دهد که نوسانات دوره‌ای در درخشندگی دیسک‌های انباشت فوق‌العاده درخشان ممکن است به دلیل چرخش سیاه‌چاله باشد. علت این نوسانات دوره‌ای قبلاً ناشناخته بود. در آینده، محققان قصد دارند با انجام تحلیل‌های مقایسه‌ای بین شبیه‌سازی‌های بلندمدت و داده‌های مشاهداتی، تأیید کنند که آیا سیاه‌چاله‌ها در حال چرخش هستند یا خیر.

این دستاورد پیشگامانه می‌تواند درک ما از چگونگی تأثیر چرخش سیاه‌چاله بر پدیده‌های کیهانی را عمیق‌تر کند و به‌طور قابل توجهی به تأیید چارچوب زمان-فضا در سیاه‌چاله‌ها و نسبیت عام کمک کند.

این تحقیق با حمایت‌های مالی از سوی شماره‌های گرنت JSPS KAKENHI 23K03445 (Y.A.)، 21H01132 (R.T.)، 21H04488 و 18K03710 (K.O.) انجام شده است. همچنین، این کار از سوی MEXT به‌عنوان “برنامه‌ای برای ترویج تحقیقات بر روی ابررایانه فوگاکو” (ساختار و تکامل جهان با ادغام شبیه‌سازی و هوش مصنوعی؛ شماره گرنت JPMXP1020230406) حمایت شده و از منابع محاسباتی ابررایانه فوگاکو (مرکز علوم محاسباتی RIKEN، شناسه پروژه: hp230204، hp230116)، ATERUI II (رصدخانه ملی نجوم ژاپن)، Oakforest-PACS (دانشگاه توکیو، دانشگاه تسوکوبا) و Wisteria/BDEC-01 Odyssey (دانشگاه توکیو) استفاده کرده است.