جستجوی سیاه چاله ها با شبیه سازی ابررایانه ای - وبلاگ چراغ روشن

به گزارش وبلاگ چراغ روشن، ستاره شناسان با یاری یک ابررایانه از ترکیبی از همگرایی های گرانشی و شبیه سازی ها برای شناسایی یک غول کیهانی با جرمی 30 میلیارد برابر خورشید استفاده کردند.

به گزارش ایسنا، گروهی از ستاره شناسان از روش نوی برای کشف یکی از بزرگترین سیاه چاله های تا به امروز کشف شده، استفاده نموده اند.

این گروه به رهبری دانشمندان دانشگاه دورهام در بریتانیا از ترکیبی از همگرایی گرانشی (gravitational lensing) و شبیه سازی های ابررایانه ای برای به دست آوردن بینش نوی در خصوص این غول کیهانی که در فاصله صد ها میلیون سال نوری از زمین واقع شده است، استفاده کردند.

آن ها در نهایت پیروز به کشف یک ابرسیاه چاله شدند که بیش از 30 میلیارد برابر خورشید ما جرم دارد.

در این کشف نو، برای نخستین بار یک سیاه چاله با استفاده از روش ابررایانه ای کشف می گردد. این روش نو، صد ها هزار بار نور را به صورت شبیه سازی شده در دنیا می بیند و هر کدام از این شبیه سازی ها دارای یک سیاه چاله با جرم متفاوت هستند که هر یک، مسیر حرکت نور به سمت زمین را تغییر می دهند.

این روش با یافتن تطابق صحیح در نور مشاهده شده با تصاویر واقعی که در این مورد به وسیله تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده است، کار می نماید.

به عبارت دیگر، زمانی که ستاره شناسان عبور نور از یک ابرسیاه چاله را شبیه سازی کرد، مسیر طی شده به وسیله نور از یک کهکشان دور با مسیر مشاهده شده در زندگی واقعی مطابقت داشت.

لازم به ذکر است که این گروه پژوهشی برای شبیه سازی خود از امکانات ابررایانه DiRAC COSMA8 دانشگاه دورهام استفاده کرد.

جیمز نایتینگل از گروه فیزیک دانشگاه دورهام و نویسنده ارشد این پژوهش می گوید: این سیاه چاله خاص که تقریباً 30 میلیارد برابر خورشید ما جرم دارد، یکی از بزرگ ترین سیاه چاله هایی است که تا به امروز کشف شده است و از نظر جرم در صدر چیزی واقع شده است که ما معتقدیم سیاه چاله ها از لحاظ نظری می توانند بزرگ شوند؛ بنابراین یک کشف بسیار هیجان انگیز است.

همگرایی گرانشی چیست؟

عدسی گرانشی زمانی اتفاق می افتد که میدان گرانشی یک کهکشان یا دیگر ساختار های فضایی بزرگ، نوری را که از دنیاِ پشتِ آن می آید، خم می نماید.

خم شدن نور تا حدودی مانند یک عدسی عمل می نماید و به ما این امکان را می دهد تا با نگاه کردن به نقطه ای که نور در آن منحنی شده است، تصویر بزرگنمایی شده ای از کیهان دور به دست آوریم.

این اصل در تصاویر تلسکوپ فضایی جیمز وب برای نشان دادن بعضی از باستانی ترین کهکشان هایی که تا به امروز مشاهده شده اند، استفاده شده است.

همگرایی گرانشی هنگامی روی می دهد که نورِ یک چشمه درخشان بسیار دور (مانند یک اختروش) در مسیرش تا رصدگر، از کنار جسم پرجرم دیگری (مانند یک خوشه کهکشانی) بگذرد و مسیرش خمیده گردد. جسم میانی عدسی گرانشی نامیده می گردد. این پدیده یکی از پیش بینی های نظریه نسبیت عام اینشتین است.

براساس نسبیت عام، جرم می تواند فضا-زمان را خمیده کند و در نتیجه یک میدان گرانشی بسازد که می تواند نور را منحرف کند. این پدیده را نخستین بار آرتور ادینگتون در سال 1919 در جریان یک خورشیدگرفتگی آزمود که در آن نور ستاره ای که از نزدیک خورشید می گذشت کمی خم شد و در نتیجه مکان ظاهری ستاره کمی جابه جا شد.

دانشمندان می گویند با همگرایی گرانشی می توان اطلاعاتی درباره جسم میانی (عدسی) از جمله جرم آن به دست آورد.

اغلب بزرگ ترین سیاه چاله هایی که می شناسیم در حالت فعال هستند، جایی که ماده نزدیک به سیاه چاله گرم می گردد و انرژی را به شکل نور، پرتو ایکس و سایر تشعشعات آزاد می نماید. با این حال، همگرایی گرانشی، مطالعه سیاه چاله های غیرفعال را نیز امکان پذیر می نماید، چیزی که در حال حاضر در کهکشان های دور امکان پذیر نیست.

این رویکرد می تواند به ما اجازه دهد سیاه چاله های بیشتری را فراتر از دنیا نزدیک خود شناسایی کنیم و نشان دهیم که چگونه این اجرام عجیب و غریب در تاریخ کیهان تکامل یافته اند.

این گروه که یافته های خود را این هفته در مقاله نوی در مجله Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر کردند، معتقدند که روش آن ها می تواند امکان کشف سیاهچاله های غیرفعال و کلان جرم بیشتری را فراهم کند. بعلاوه می تواند به دانشمندان یاری کند تا معین نمایند این غول های بزرگ الجثه چگونه به این مقدار رشد نموده اند.