چاپ

سیاست و بازاریابی - زومیت / دانشمندان با استفاده از قدرت ابرکامپیوترها موفق شدند برای نخستین‌بار فرآیند پیچیده‌ی بلعیده‌شدن ماده توسط سیاه‌چاله را بدون ساده‌سازی، شبیه‌سازی کنند.
مرزهای پیرامون سیاه‌چاله را نباید مکانی آرام تصور کرد؛ آنجا میدان نبردی بی‌پایان میان گرانش و نور است. در لبه‌ی تاریکی مطلق، ماده با سرعتی سرسام‌آور به درون افق رویداد مکیده می‌شود، اما این سقوط چندان هم ساده نیست. تنها عامل بازدارنده‌ای که از سرعت این فروپاشی می‌کاهد، حجم عظیم تابش‌هایی است که به بیرون سرازیر می‌شود.
بازار

پیرامون سیاه‌چاله به‌طور ذاتی ناپایدار و سرکش است. دانشمندان همواره می‌دانستند که پیش‌بینی رفتار گازها و نور در این میدان گرانشی خمیده، یکی از دشوارترین چالش‌های فیزیک است. اما اکنون، قواعد بازی تغییر کرده است.
به‌گزارش مؤسسه‌ی مطالعات پیشرفته پرینستون، تیمی از پژوهشگران مؤسسه‌ی فلات‌آیرون در ایالات متحده، با کنار‌گذاشتن روش‌های مرسوم، در پژوهشی تازه دقیق‌ترین تصویر ممکن را از نحوه‌ی بلعیدن ماده توسط سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم ارائه داده‌اند. تیم موفق شدند با دقت فرآیندهای فیزیکی، سرنوشت نهایی ماده و نور را هنگام بلعیده‌شدن توسط سیاه‌چاله در نرخ‌های مختلف، شبیه‌سازی و مشاهده کنند.
خداحافظی با میان‌برهای محاسباتی
نکته‌ی کلیدی که پژوهش را از تمام مطالعات قبلی متمایز می‌کند، شجاعت در حذف «ساده‌سازی‌ها» است. در گذشته، دانشمندان برای اینکه کامپیوتر بتوانند معادلات را حل کنند، مجبور بودند برخی از پیچیدگی‌های فیزیکی را نادیده بگیرند یا آن‌ها را ساده کنند.

نحوه شکل‌گیری جت‌های قدرتمند در یک سیاه‌چاله‌ی چرخان؛ خطوط رنگی مسیر میدان‌های مغناطیسی مارپیچی را نشان می‌دهند. رنگ‌های گرم (قرمز و نارنجی) نماد میدان‌های مغناطیسی قوی هستند که فوران ماده را هدایت می‌کنند.
اما در مدل جدید، خبری از میان‌بر نیست. تیم با به‌کارگیری دو ابرکامپیوتر قدرتمند، داده‌های مربوط به «جریان‌های تراکمی» را با پارامترهای پیچیده‌ای مثل چرخش سیاه‌چاله و میدان‌های مغناطیسی در هم آمیختند. نتیجه مدلی است که حرکت گاز، نور و مغناطیس را در اطراف سیاه‌چاله‌هایی که جرمی کمی بیشتر از خورشید دارند، با دقتی بی‌نظیر توصیف می‌کند.
لیژونگ ژانگ، اخترفیزیکدان برجسته‌ی مؤسسه‌ی مطالعات پیشرفته، می‌گوید:
نخستین‌بار است که توانسته‌ایم ببینیم وقتی مهم‌ترین فرآیندهای فیزیکی در تراکم سیاه‌چاله به‌طور دقیق لحاظ می‌شوند، واقعاً چه اتفاقی رخ می‌دهد. این سیستم‌ها به‌شدت غیرخطی هستند؛ یعنی حتی یک فرض ساده‌ساز اشتباه می‌تواند نتیجه‌ی نهایی را کاملاً دگرگون سازد.
شبیه‌سازی سیاه‌چاله‌های حریص، رازهای جالبی را فاش کرد. زمانی که سیاه‌چاله مواد کافی جذب می‌کند، یک «قرص تراکمی» ضخیم در اطرافش شکل می‌گیرد. این قرص مانند یک سد به‌کار می‌آید و مقادیر عظیمی از تابش را جذب می‌کند.
اما انرژی راه فراری می‌یابد. شبیه‌سازی نشان داد که یک ساختار باریک و قیف‌مانند شکل می‌گیرد که مواد را با سرعتی حیرت‌انگیز می‌بلعد. این ساختار پرتوی متمرکزی از تابش را به بیرون شلیک می‌کند که تنها اگر زاویه‌ی دید مناسبی داشته باشید، مشاهده‌پذیر است.
علاوه بر این، مشخص شد که میدان مغناطیسی محیط نیز نقش ناخدا را بازی می‌کند؛ این میدان‌ها جریان گاز را به سمت افق رویداد هدایت کرده و سپس بخشی از آن را به شکل بادهای کیهانی و جت‌های قدرتمند به بیرون پرتاب می‌کنند.
وقتی اینشتین با پلاسما ملاقات می‌کند
قدرت اصلی این الگوریتم در ترکیب دو دنیای متفاوت است: نظریه نسبیت عام اینشتین که خمیدگی فضا زمان را توصیف می‌کند و همچنین، قوانین فیزیک حاکم بر گازهای داغ پلاسما. این مدل نشان می‌دهد که نور (فوتون‌ها) چگونه در این فضای خمیده حرکت می‌کند و با ماده برهم‌کنش دارد.
پژوهشگران در گزارش خود تأکید کرده‌اند که روش آن‌ها انتشار فوتون‌ها را در فضا-زمان خمیده به‌دقت ردیابی می‌کند. این یعنی ما اکنون ابزاری داریم که می‌تواند رفتار نور را در خشن‌ترین محیط‌های کیهان پیش‌بینی کند.
گام بعدی تیم دانشمندان، آزمودن این مدل روی غول‌های واقعی است؛ از جمله «کمان ای*» (*Sagittarius A)، همان سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم که در قلب کهکشان راه شیری ما قرار دارد. پژوهشگران امیدوارند با این شبیه‌سازی‌ها، معمای اجرامی را نیز که تابش پرتو ایکس آن‌ها کمتر از حد انتظار است، حل کنند.
پژوهش در نشریه‌ی The Astrophysical Journal منتشر شده است.