سیاه‌چاله‌های رقصان: رازهای جدیدی از چرخش آن‌ها فاش شد!

کاوش‌های نو در باب سیاه‌چاله‌های رقصان

محققان دانشگاه تسوکوبا با استفاده از شبیه‌سازی‌های نوین از سیاه‌چاله‌های چرخنده، بر مبنای نظریه نسبیت عام، به نتایجی شگفت‌انگیز دست یافتند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که صفحه‌های فزونی درخشان (یعنی حلقه‌های گازی که سیاه‌چاله را در آغوش گرفته‌اند) حرکتی واگردانی‌شونده دارند که زاییده چرخش خودِ سیاه‌چاله است. این کشف، بر نقش کلیدیِ چرخش سیاه‌چاله در ایجاد نوسان‌های ادواری در نور این صفحات انباشت فوق‌العاده، تأکید می‌ورزد.

به واسطه جاذبه‌ی سهمگین سیاه‌چاله (BH)، گازها به دور آن می‌چرخند و صفحه‌ی فزونی را شکل می‌دهند. این صفحات، که از کارآمدترین مکانیسم‌های تبدیل انرژی در عالم به‌شمار می‌روند، نور و جت‌های پلاسما را گسیل می‌دارند. وقتی یک سیاه‌چاله دور خودش می‌چرخد، صفحه‌ی فزونی همانند یک یویو می‌لرزد. این حرکتِ واگردانی‌شونده در صفحات با درخشندگی کمتر، پیشتر بررسی شده بود؛ اما مشخص نبود که آیا در صفحه‌های فزونیِ فوق‌العاده درخشان که تشعشعات شدیدی تولید می‌کنند هم وجود دارد یا خیر.

پژوهشگران دانشگاه تسوکوبا، با اجرای یک شبیه‌سازی وسیع هیدرودینامیک الکترومغناطیسی تابشی، بر اساس نظریه نسبیت عام، برای اولین بار نشان دادند که حرکتِ واگردانی‌شونده‌ی صفحه‌ی فزونیِ فوق‌العاده درخشان که به بیرون گرایش دارد، معلول چرخش سیاه‌چاله است.

تأثیر چرخش سیاه‌چاله‌ها بر رقص نور

علاوه بر این، این حرکتِ نوسانی، به‌طور ادواری جهت جت‌ها و تابش‌های ساطع‌شده از سیاه‌چاله (BH) را تغییر می‌دهد. این یافته، فرضیه‌ای را تقویت می‌کند که نوسانات دوره‌ای در درخشندگی صفحات فزونیِ فوق‌العاده درخشان، می‌تواند ناشی از گردش سیاه‌چاله باشد؛ عاملی که تا کنون ناشناخته بود. محققان در آینده، قصد دارند با مقایسه‌ی نتایج شبیه‌سازی‌های بلندمدت با داده‌های رصدی، به تأیید این موضوع بپردازند که آیا سیاه‌چاله‌ها در حال چرخش هستند یا خیر.

این دستاورد بی‌بدیل می‌تواند درک ما از چگونگی تأثیر چرخش سیاه‌چاله بر پدیده‌های کیهانی را ژرف‌تر سازد و به طور چشمگیری در تأیید ساختار فضا-زمان در سیاه‌چاله‌ها و همین‌طور نسبیت عام، مدد رساند.

این پژوهش با حمایت مالی از کمک‌هزینه‌های پژوهشی JSPS KAKENHI با شماره‌های 23K03445 (Y.A.)، 21H01132 (R.T.)، 21H04488 و 18K03710 (K.O.) انجام شده است. همچنین، این کار از سوی MEXT به‌عنوان “برنامه‌ای برای پیشبرد تحقیقات در ابررایانه فوگاکو” (ساختار و تکامل جهان با ادغام شبیه‌سازی و هوش مصنوعی؛ شماره‌ی کمک‌هزینه JPMXP1020230406) حمایت شده و از منابع محاسباتی ابررایانه‌های 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) بهره برده است.

“`