رقص دو سیاهچاله که نور را منحرف می‌کنند!

0
1176

بیگ بنگ: در ویدئوی جدید ناسا، یک جفت سیاهچاله‌ی در حال گردش‌ را می‌بینیم که میلیون‌ها برابر خورشید جرم دارند و یک رقص دو نفرۀ جذاب را به نمایش می‌گذارند. این ویدئو نشان می‌دهد که سیاهچاله‌ها چگونه “نور ساطع شده” از دیسک چرخان گاز – قرص برافزایشی – را منحرف کرده و تغییر مسیر می‌دهند.

Supermassive Black Hole With Smaller Black Holeبه گزارش بیگ بنگ، یکی از عجایب نیروی گرانش این است که مانند یک عدسی ِ دوربین، می‌تواند بزرگ نمایی انجام دهد. به لطف نظریه نسبیت عام، می‌دانیم جرم عظیمی مثل سیاهچاله با گرانش سهمگین خود فضا-زمان را پیچ و تاب داده و با اثر همگرایی گرانشی، نور اجرام پشت خود را دچار اعوجاج و خمیدگی می‌کند. در واقع وقتی یکی از سیاهچاله‌ها از جلوی دیگری عبور می‌کند، گرانش سیاهچاله‌ی پیش‌زمینه، نور سیاهچاله‌ی پشتی را تغییر می‌دهد که به صورت کمان‌های تو در تو دیده می‌شود.

“جرمی شنیتمن” اخترفیزیکدان در مرکز پروازهای فضایی گودارد ناسا که سازندۀ این ویدئو است، گفت: «در این ویدئو دو سیاهچاله‌ی پرجرم را می‌بینیم، سیاهچاله‌ی بزرگتر ۲۰۰ میلیون برابر جرم خورشید دارد و سیاهچاله‌ی کوچکتر ۱۰۰ میلیون برابر جرم خورشید. این سیاهچاله‌ها نوعی سامانه‌های دوتایی هستند که می‌توانند “قرص‌های برافزایشی” خود را برای میلیون‌ها سال حفظ کنند.»

در این شبیه‌سازی “قرص‌های برافزایشی” دارای رنگ‌های مختلفی هستند، مثلاً قرمز و آبی. با این کار منابع نوری خیلی راحت‌تر ردیابی می‌شوند. گاز داغ‌تر “نوری به رنگ آبی” در انتهای طیف، ساطع می‌کند، همچنین مادۀ دور سیاهچاله‌ کوچک، اثرات گرانشی قوی‌تری را تجربه کرده و دمای بالاتری را نیز تولید می‌کند. برای این اجرام، هر دو قرص برافزایشی، بیشتر ِ نور خود را در طیف فرابنفش، ساطع می‌کنند. چنین ویدئوهایی به دانشمندان کمک می‌کند تا پیامدهای حیرت‌آورِ انعکاس گرانش شدید را به نمایش بگذارند.

“قرص‌های برافزایشی” که در لبۀ سیاهچاله‌ها دیده‌ می‌شوند، از یک طرف به طرز قابل توجهی روشن‌تر دیده می‌شوند. انحراف گرانشی ِ مسیر‌های نور که از بخش‌های مختلف قرص‌ها می‌آید، تصویری “پیچ و تاب‌خورده” ایجاد می‌کند. حرکت سریع گاز در نزدیکی سیاهچاله درخشندگی قرص را از طریق پدیده‌ای به نام “تقویت داپلر”(Doppler boosting) اصلاح می‌کند. “تقویت داپلر” اثری از نظریه‌ی نسبیت اینشتین است، این اثر سمتی که به طرف بیننده در حال چرخش است را روشن کرده و سمتی که از بیننده دور می‌شود را تیره می‌کند.

Views of Binary Black Holesهمچنین این ویدئو یک پدیدۀ ظریف‌تر به نام “انحراف نسبیتی” را نشان می‌دهد. سیاهچاله‌ها وقتی به بیننده نزدیکتر می‌شوند، کوچکتر شده و وقتی از بیننده دور می‌شوند، بزرگتر دیده می‌شوند. اما وقتی سامانه را از بالا نگاه کنیم، این اثرات ناپدید می‌شوند، ولی ویژگی‌ جدیدی ظاهر می‌شود. هر دو سیاهچاله تصاویر کوچکی از یکدیگر را به نمایش می‌گذارند. با نگاهی دقیق‌تر، مشخص می‌شود این تصاویر در لبه سیاهچاله‌ها دیده می‌شوند. برای تولید این تصاویر، نور سیاهچاله‌ها باید تا ۹۰ درجه تغییر مسیر دهد؛ این یعنی ما سیاهچاله‌ها را به طور همزمان از دو چشم‌انداز مختلف مشاهده می‌کنیم – از روبرو و از لبه.

Warped View Binary Black Holes Details scaled“شنیتمن” توضیح داد: «یک جنبه‌ی حیرت‌آور از این ویدئوی جدید، ماهیت مشابه تصاویرِ تولید شده توسط اثر “همگرایی گرانشی” است. زوم در داخل هر سیاهچاله چند تصویر تحریف شده از همراهش را نشان می‌دهد.» “شنیتمن” این ویدئو را با محاسبه‌ی مسیری که پرتوهای نورِ قرص‌های برافزایشی، از میان “فضا-زمانِ تاب‌خورده” در اطراف سیاهچاله‌ها طی می‌کنند، ساخته است.

در یک کامپیوتر معمولی، محاسبات لازم برای ساخت فریم‌های ویدئو حدود ده سال طول می‌کشید. بنابراین محققان از اَبَرکامپیوتر دیسکاور در مرکز شبیه‌سازی اقلیمی ناسا، استفاده کردند. با استفاده از فقط ۲ درصد از ۱۲۹ هزار پردازندۀ اَبَرکامپیوتر دیسکاور، این محاسبات حدود یک روز طول کشید. اخترشناسان انتظار دارند در آیندۀ نه چندان دور بتوانند “امواج گرانشی” تولید شده در اثر چرخش و ادغامِ دو سیاهچاله‌ی پرجرم را شناسایی و تشخیص دهند. این امواج تار و پود فضا-زمان را به لرزه در می‌آورند.

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: NASA


ارسال یک پاسخ

لطفا دیدگاه خود را وارد کنید!
لطفا نام خود را در اینجا وارد کنید

این سایت از اکیسمت برای کاهش هرزنامه استفاده می کند. بیاموزید که چگونه اطلاعات دیدگاه های شما پردازش می‌شوند.