سیاهچاله M87 جت هایی را تقریباً با سرعت نور پرتاب می کند

کهکشان مسیه 87 (M87) در فاصله 55 میلیون سال نوری از زمین در صورت فلکی سنبله قرار دارد. این یک کهکشان غول پیکر با 12 هزار خوشه کروی است، 200 خوشه کروی کهکشان راه شیری در مقایسه با آن بسیار کم به نظر می رسند. در مرکز M87 سیاهچاله ای با جرم 6,5 میلیارد خورشید قرار دارد. این اولین سیاهچاله ای است که تصویری از آن وجود دارد، که در سال 2019 توسط تلسکوپ تحقیقاتی بین المللی Event Horizon ایجاد شد.

این سیاهچاله M87 یک جت پلاسما را با سرعتی نزدیک به سرعت نور به بیرون پرتاب می کند. جت نسبیتی 6 هزار سال نوری طول دارد. انرژی عظیم مورد نیاز برای تامین انرژی این جت احتمالاً از کشش گرانشی سیاهچاله می آید. اما اینکه چگونه چنین جت به وجود می آید و چه چیزی پایداری آن را در فواصل بزرگ تضمین می کند هنوز کاملاً مشخص نیست.

M87 ماده ای را جذب می کند که در مداری در حال کوچک شدن در قرص می چرخد ​​تا زمانی که توسط سیاهچاله جذب شود. این جت از مرکز دیسک برافزایشی اطراف M87 پرتاب می شود و فیزیکدانان نظری در دانشگاه گوته، همراه با دانشمندانی از اروپا، ایالات متحده و چین، این منطقه را با جزئیات بسیار مدلسازی کرده اند. آن‌ها از پیچیده‌ترین شبیه‌سازی سه‌بعدی روی یک ابر رایانه استفاده کردند که از مقدار سرسام‌آوری از زمان CPU برای شبیه‌سازی استفاده می‌کند، و باید معادلات نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین، معادلات الکترومغناطیس جیمز ماکسول و معادلات هیدرودینامیک لئونارد اویلر را حل کنند. . نتیجه مدلی بود که در آن مقادیر محاسبه‌شده برای دما، چگالی ماده و میدان‌های مغناطیسی به خوبی با آنچه از مشاهدات نجومی استنتاج می‌شد مطابقت دارد.

بر این اساس، دانشمندان توانستند حرکت پیچیده فوتون ها را در فضا-زمان منحرف شده داخلی ترین منطقه جت ردیابی کرده و آن را به یک تصویر رادیویی تبدیل کنند. سپس آنها توانستند این تصاویر شبیه سازی شده توسط کامپیوتر را با مشاهدات انجام شده توسط تلسکوپ های رادیویی و ماهواره های متعدد در سه دهه گذشته مقایسه کنند.

دکتر آلخاندرو کروز-اوسوریو، نویسنده اصلی این مطالعه، خاطرنشان می‌کند که «مدل نظری ما از گسیل الکترومغناطیسی و مورفولوژی جت M87 با مشاهدات در طیف‌های رادیویی، نوری و مادون قرمز مطابقت دارد. سیاهچاله ابرپرجرم M87 احتمالا به سرعت در حال چرخش است و پلاسما به شدت در جت مغناطیسی می شود و ذرات را تا مقیاس هزاران سال نوری شتاب می دهد.

پروفسور لوچیانو رزولا از موسسه فیزیک نظری در دانشگاه گوته در فرانکفورت خاطرنشان می کند که "این واقعیت که تصاویر محاسبه شده ما بسیار نزدیک به مشاهدات نجومی هستند تایید مهم دیگری است که نظریه نسبیت عام انیشتین دقیق ترین و طبیعی ترین توضیح برای وجود است. سیاهچاله های بسیار پرجرم در مرکز کهکشان ها اگرچه هنوز جایی برای توضیحات جایگزین وجود دارد، نتایج مطالعه ما این اتاق را بسیار کوچکتر کرده است."

همچنین بخوانید:

• این سیاهچاله های فرضی می توانند گذشته شما را پاک کنند و آینده شما را تغییر دهند
• یک "سیاه چاله" مرموز در نقشه های ماهواره ای گوگل کشف شد