حاسوب خارق لمحاكاة الثقب الأسود
أصبحت طريقة العمل الداخلية للثقوب السوداء أكثر وضوحا للعلماء وذلك بفضل محاكاة أجراها حاسوب خارق كشفت الكثير من أسرار هذه الثقوب، وكيف يمكن لأجسام ساقطة فيها أن تبعث الضوء.
وعبر تحليل نتائج محاكاة ثقب أسود بحجم نجم تقريبا، تمكن الباحثون من مشاهدة كيف يمكن لجسم يتهاوى في أكثر الأجسام كثافة بالكون المعروف، وهو الثقب الأسود، أن يبعث نوعين من أشعة إكس، وهما أشعة إكس الناعمة والصلبة.
وأوضح قائد الفريق البحثي عالم الفيزياء الفلكية لدى مركز "غودارد سبيس فلايت" التابع لوكالة الفضاء الأميركية (ناسا) بولاية ميريلاند، أن عملهم تتبع الحركات المعقدة، وتفاعلات الجزيئات، والحقول المغناطيسية المضطربة بملايين الدرجات من الغاز على طرف الثقب الأسود، الذي يشكل أكثر البيئات الفيزيائية تطرفا بالكون، على حد وصفه.
وأضاف جيرمي شنايتمان، في بيان، أمس الاثنين، أن الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية تنشأ عندما تنفد طاقة النجوم الهائلة فتنهار نحو أجسام ذات كثافة بالغة الشدة وجاذبية سحب قوية.
ويتشكل الغاز المحيط بالثقب الأسوط على شكل قرص مسطح يتجه نحو مركز الثقب، ويمكن لدرجة حرارة هذا الغاز أن ترتفع إلى 12 مليون درجة مئوية -أي أكثر بنحو ألفي مرة من حرارة سطح الشمس- كلما اقترب من مركز الثقب. ويشع الغاز الساخن ضوءا منخفض الطاقة يعرف باسم "أشعة إكس الناعمة".
بدوره أوضح البروفيسور جوليان كروليك، من جامعة جونز هوبكنز، في البيان المشترك، أن الثقوب السوداء "غريبة حقا" مع درجات حرارة مرتفعة بشكل فوق العادي وذات سرعة حركة مذهلة وجاذبية هائلة تكشف الغرابة التامة لنظرية النسبية العامة. مستدركا بالقول "لكن حساباتنا تظهر أنه بإمكاننا فهم الكثير عنها باستخدام مبادئ الفيزياء القياسية فقط".
كما لاحظ العلماء أن الثقوب السوداء تنتج ضوءا ذا طاقة تفوق بعشرات إلى مئات المرات أشعة إكس الناعمة، وهي "أشعة إكس الصلبة" التي كانت لغزا قبل أن يجري فريق العلماء عملية المحاكاة هذه.
ووجد شنايتمان وفريقه أن كثافة وسرعة وحرارة الغاز تزيد نتيجة الحقول المغناطيسية بالقرص حول الثقب مما يخلق "اضطرابا كالرغوة يدور حول الثقب الأسود بسرعة تتخطى سرعة الضوء" وفق البيان.
وأوضحوا أن الضغوط المغناطيسية تخلق ما يشبه الهالة أو الإكليل فوق القرص والتي بدورها تؤدي إلى إنتاج أشعة إكس الصلبة.
واستخدم العلماء على مدى 27 يوما بيانات المحاكاة من الحاسوب الخارق "راينجر" الموجود بجامعة تكساس بمدينة أوستن عاصمة الولاية، للتوصل إلى هذه النتائج التي نشرت بالأول من هذا الشهر بصحيفة الفيزياء الفلكية.