مدل سازی برخورد سیاهچاله با ستاره نوترونی


چهارشنبه ۱۲ مرداد ۱۴۰۱ – ۰۵:۰۰

سیاحکاله

تهران (پانا) – دانشمندان کل فرآیند برخورد سیاهچاله و ستاره نوترونی را مدلسازی کرده اند.

به گفته ثریا، در یک مطالعه جدید، دانشمندان موسسه فیزیک گرانشی ماکس پلانک در پوتسدام، ژاپن، کل فرآیند برخورد سیاهچاله با ستاره نوترونی را مدلسازی کردند. آنها کل فرآیند را تعیین کردند، از حرکات نهایی در مدار شروع می‌شوند و در دوره‌های ادغام و پس از ادغام، زمانی که پرتوهای گامای پرانرژی می‌ترکند، ادامه می‌یابد.

به طور خاص، آنها دو مدل مختلف را انتخاب کردند: یک سیاهچاله در حال چرخش و یک ستاره نوترونی. آنها جرم سیاهچاله ها را ۵.۴ و ۸.۱ برابر جرم خورشید و جرم یک ستاره نوترونی را ۱.۳۵ برابر جرم خورشید تخمین می زنند.

این شبیه سازی بینش های مهمی را در مورد فرآیند تنها در یک تا دو ثانیه ارائه می دهد. این زمان بسیار کوتاه به نظر می رسد، اما در این مدت اتفاقات زیادی می تواند بیفتد. از حرکات نهایی در مدار و متلاشی شدن ستاره نوترونی توسط نیروهای جزر و مدی تا پرتاب ماده و تشکیل قرص برافزایشی در اطراف سیاهچاله رخ می دهد.

دیسک برافزایشی یک ساختار شیمیایی دیسک مانند است که به صورت حلقوی به دور یک جسم می چرخد. این جسم یا یک ستاره جوان، یک کوتوله سفید، یک ستاره نوترونی یا یک سیاهچاله است.

ماسارو شیباتا، مدیر بخش اخترفیزیک مؤسسه فیزیک گرانشی ماکس پلانک در پوتسدام گفت: این جت قدرتمند عامل انفجارهای کوتاه پرتوهای گاما است که منشأ آن مشخص نیست. نتایج شبیه‌سازی نشان می‌دهد که عناصر سنگین مانند طلا و پلاتین باید توسط عنصر خارج‌شده سنتز شوند.

شبیه سازی نشان می دهد که ستاره نوترونی در طول ادغام توسط جریان های جزر و مدی از هم جدا می شود. در عرض چند میلی ثانیه، حدود ۸۰ درصد از مواد ستاره نوترونی در سیاهچاله می افتد و حدود یک جرم خورشیدی به جرم آن اضافه می شود. مواد حاصل از ستاره نوترونی یک مارپیچ تک بازویی را برای ۱۰ میلیارد بعدی تشکیل می دهند.

مواد باقی مانده در بازوی مارپیچی (۰.۲ تا ۰.۳ برابر جرم خورشید) یک قرص برافزایشی را در اطراف سیاهچاله تشکیل می دهد و مقداری از آن را از منظومه خارج می کند. پس از ادغام، دیسک برافزایشی در سیاهچاله فرو می ریزد و جریانی جت مانند از تابش الکترومغناطیسی ایجاد می کند که در نهایت ممکن است انفجارهای پرتو گاما ساطع کند.

دکتر کنتا کیوچی، رهبر تیم در دفتر شیباتا که این کد را توسعه داده است، گفت: حدود دو ماه طول کشید تا کامپیوتر دفتر، ساکورا، معادلات اینشتین را برای این کار حل کند. واقعا وقت آن رسیده است که آن دانش آموزان غذا بخورند. به همین دلیل است که گروه های تحقیقاتی در سراسر جهان تنها بر شبیه سازی های کوتاه تمرکز کرده اند.