سیاهچاله‌ها در حال بلعیدن ستارگان: شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای رازها را فاش می‌کنند
همه ما مجذوب سیاهچاله‌ها هستیم. از اخترشناسان درباره‌شان می‌پرسیم، در اخبار می‌خوانیم و در فیلم‌ها و سریال‌ها آنها را می‌بینیم. اما با تمام این کنجکاوی‌ها درباره این موجودات کیهانی، هنوز همه چیز را درباره آنها نمی‌دانیم. سیاهچاله‌ها قوانین را به چالش می‌کشند، زیرا مطالعه و شناسایی آنها دشوار است. اخترشناسان هنوز در تلاشند تا مکانیسم دقیق تشکیل سیاهچاله‌های ستاره‌ای را در اثر مرگ ستارگان عظیم‌الجثه کشف کنند.
این چالش‌ها به این دلیل بیشتر می‌شوند که ما هنوز یک سیاهچاله را از نزدیک ندیده‌ایم. نزدیک شدن به یکی از آنها (اگر امکان‌پذیر بود) بسیار خطرناک خواهد بود. هیچ‌کس حتی از یک تماس نزدیک با این هیولاهای گرانشی جان سالم به در نمی‌برد. بنابراین، اخترشناسان تمام تلاش خود را می‌کنند تا آنها را از راه دور درک کنند. آنها از نور (انتشارات مرئی، اشعه ایکس، رادیویی و فرابنفش) که از منطقه اطراف سیاهچاله می‌آید، برای استنباط‌های بسیار هوشمندانه درباره جرم، چرخش، جت و سایر ویژگی‌های آن استفاده می‌کنند. سپس، تمام این اطلاعات را در برنامه‌های رایانه‌ای که برای مدل‌سازی فعالیت سیاهچاله طراحی شده‌اند، وارد می‌کنند. مدل‌های رایانه‌ای مبتنی بر داده‌های رصدی واقعی از سیاهچاله‌ها به آنها کمک می‌کند تا آنچه را که در سیاهچاله‌ها اتفاق می‌افتد، به ویژه زمانی که چیزی را می‌بلعند، شبیه‌سازی کنند.
مدل‌های کامپیوتری چه چیزی را به ما نشان می‌دهند؟
فرض کنید در نقطه‌ای از جهان، در مرکز کهکشانی شبیه به کهکشان راه شیری خودمان، یک سیاهچاله وجود دارد. ناگهان، یک فلاش شدید تابش از ناحیه سیاهچاله زبانه می‌کشد. چه اتفاقی افتاده است؟ یک ستاره در نزدیکی، سرگردان وارد قرص برافزایشی (دیسک ماده‌ای که به دور سیاهچاله می‌چرخد) شده، از افق رویداد (نقطه گرانشی بی‌بازگشت در اطراف سیاهچاله) عبور کرده و توسط کشش گرانشی شدید از هم گسیخته می‌شود. گازهای ستاره‌ای هنگام خرد شدن ستاره گرم می‌شوند. آن فلاش تابش آخرین ارتباط آن با دنیای خارج است قبل از اینکه برای همیشه از بین برود.
ردپای تابشی: نشانه‌های آشکارساز سیاهچاله‌ها
این الگوهای تابشی، سرنخ‌های مهمی برای اثبات وجود سیاهچاله‌ها هستند، چرا که خود سیاهچاله هیچ تابشی از خود ساطع نمی‌کند. تمام تابشی که ما مشاهده می‌کنیم، از اشیاء و موادی که در اطراف آن قرار دارند، منشاء می‌گیرد. به همین دلیل، اخترشناسان به دنبال الگوهای تابشی خاصی می‌گردند که نشان‌دهنده بلعیده شدن ماده توسط سیاهچاله‌ها باشد: تابش‌های اشعه ایکس یا امواج رادیویی، زیرا رویدادهایی که این تابش‌ها را تولید می‌کنند، بسیار پرانرژی هستند.
پس از مطالعه سیاهچاله‌ها در کهکشان‌های دوردست، اخترشناسان متوجه شدند که برخی از کهکشان‌ها به طور ناگهانی در هسته خود روشن‌تر می‌شوند و سپس به آرامی کم‌نور می‌شوند. ویژگی‌های نوری ساطع شده و مدت زمان کم‌نور شدن، به عنوان نشانه‌هایی از قرص‌های برافزایشی سیاهچاله که ستارگان و ابرهای گازی نزدیک را می‌بلعند و تابش ساطع می‌کنند، شناخته می‌شوند.
داده‌ها، سازنده مدل‌ها
با داشتن داده‌های کافی از این فوران‌های انرژی در قلب کهکشان‌ها، اخترشناسان می‌توانند از ابررایانه‌ها برای شبیه‌سازی نیروهای دینامیکی فعال در منطقه اطراف یک سیاهچاله ابرجرم استفاده کنند. یافته‌های آنها به ما اطلاعات زیادی در مورد نحوه عملکرد این سیاهچاله‌ها و میزان روشن کردن کهکشان‌های میزبان‌شان می‌دهد.
به عنوان مثال، کهکشانی مانند کهکشان راه شیری ما با سیاهچاله مرکزی خود ممکن است به طور متوسط هر 10000 سال یک ستاره را ببلعد. فلاش تابش ناشی از چنین ضیافتی خیلی سریع محو می‌شود. بنابراین اگر این رویداد را از دست بدهیم، ممکن است تا مدت زیادی دوباره آن را نبینیم. اما کهکشان‌های زیادی وجود دارند. اخترشناسان تا حد امکان به بررسی آنها می‌پردازند تا به دنبال فوران‌های تابشی بگردند.
در سال‌های آینده، اخترشناسان با حجم عظیمی از داده‌ها از پروژه‌هایی مانند Pan-STARRS، GALEX، Palomar Transient Factory و سایر بررسی‌های نجومی آینده مواجه خواهند شد. صدها رویداد در مجموعه‌های داده آنها برای بررسی وجود خواهد داشت. این امر باید درک ما از سیاهچاله‌ها و ستارگان اطراف آنها را به شدت افزایش دهد. مدل‌های کامپیوتری همچنان نقش مهمی در کشف اسرار مداوم این هیولاهای کیهانی ایفا خواهند کرد.
- نجوم
- علم
