شبیه سازی شگفت انگیز ناسا از سیاه‌چاله ام ۸۷

ناسا در هفته جاری که آن را هفته سیاه‌چاله می‌نامد یک شبیه سازی شگفت انگیز از سیاه‌چاله M87 که در مرکز کهکشان مسیه ۸۷ قرار دارد ارائه داد.

به گزارش علمی‌ها و به نقل از iflscience، سیاهچاله‌ها ناحیه‌ای از فضا-زمان با نیروی گرانشی آنچنان قدرتمندی هستند که حتی نور هم نمی‌تواند از آن‌ها فرار کند. در حاشیه افق رویداد سیاه‌چاله گرانش آنقدر قدرتمند است که هیچ چیز توانایی گریز از پرتگاه افق رویداد را ندارد و طبق نظریه نسبیت خاص انیشتین برای گریز از این قسمت باید سرعت جسم بیشتر از سرعت نور باشد که چنین چیزی امکان‌پذیر نیست.

این شبیه سازی مربوط به افق رویداد (Event Horizon) سیاهچاله M87 در مرکز کهکشان مسیه ۸۷ (Messier 87) است که اخترشناسان در آوریل امسال موفق به عکاسی از آن توسط تلسکوپ افق رویداد شدند (ثبت اولین تصویر واقعی از یک سیاه چاله).

بیشتر بخوانید: شبیه‌سازی‌ چرخش دو ابرسیاه‌چاله به دور هم

حلقه نارنجی موجود در تصویر قرص برافزایشی (Accretion Disk) سیاهچاله است. قرص برافزایشی قسمت قابل مشاهده سیاهچاله است که یک ساختار دیسک مانند و مسطح از گاز، ذرات گرد و غبار و اجزای ستاره‌ای است که قبل از کشیده شدن به درون سیاه‌چاله به دور آن می‌چرخند. در نتیجه گرانش بسیار زیاد سیاه‌چاله این ذرات با سرعت بسیار زیادی به دور سیاه‌چاله می‌چرخند و بخاطر سرعت زیاد آنها شعله‌ور شده و از خود نور مرئی، اشعه ایکس و پرتو گاما منتشر می‌کنند، در نتیجه ما می‌توانیم آن را ببینیم.

این شبیه سازی شگفت انگیز توسط مرکز فضایی گدارد ناسا (NASA’s Goddard Space Flight Center) انجام شده و نشان می دهد که چگونه نیروی گرانش شدید با تغییر مسیر نور در مناطق مختلف قرص شده و ظاهری نادرست به آن می‌بخشد. بخشی از قرص برافزایشی که نزدیک به افق رویداد سیاهچاله است با سرعتی نزدیک به سرعت نور میچرخد، در حالی که قسمت بیرونی کندتر می‌چرخد. میدان‌های مغناطیسی اطراف دیسک بادها مغناطیسی تولید می‌کنند که در نتیجه آن ساختارهای حبابی ایجاد شده و از بین می‌روند. سرعت‌های مختلف دیسک داخلی و خارجی سبب کشیده شدن این حباب‌ها شده و ظاهری شبیه به خطوط در دیسک ایجاد می‌کند.

شبیه‌سازی جدید باعث شده که شاهد لبه این دیسک باشیم بنابراین نور بالای تصویر در حقیقت از پشت سیاهچاله است. با نگاه دقیق‌تر به این شبیه‌سازی درمی‌یابیم که سمت چپ دیسک روشن‌تر از سمت راست آن است. دلیل این امر هم با نظریه نسبیت اینشتین در ارتباط است که گاز درخشان در سمت چپ در جهت ما حرکت می‌کند به این ترتیب نور آن به دلیل پدیده دوپلر روشن تر است، اثر مخالف این پدیده هم در سمت راست اتفاق می‌افتد. درست همانند فانوس دریایی که نور آن به صورت کمانی با نزدیک شدن به ما روشن‌تر و با دور شدن از ما کم نور می‌شود.

بیشتر بخوانید: شبیه سازی سیاه‌چاله ساگیتاریوس ای در مرکز کهکشان راه شیری

جرمی شنیتمن (Jeremy Schnittman) که این شبیه‌ساز را طراحی کرده است، در این رابطه می‌گوید: شبیه‌سازی‌ها و فیلم‌هایی از این دست به ما کمک می‌کند که بتوانیم نظریه نسبیت خاص اینشتین را تصور کنیم، نظریه‌ای که در آن گفته شده گرانش فضا و زمان را تغییر می‌دهد.