Qara Dəliklərin Kölgəsini Simulyasiya Edən Yeni Tədqiqatlar

2019-cu ildə Event Horizon Teleskopu (EHT) ilk dəfə bir qara dəliyin görüntüsünü təqdim edərək dünya miqyasında böyük bir uğura imza atmışdı. Bu görüntü Messier 87 (M87) qalaktikasının mərkəzində yerləşən superkütləli qara dəliyə (SMQD) aid idi və bu, Yer kürəsindən təxminən 55 milyon işıq ili uzaqlıqda yerləşir. Hazırda EHT əməkdaşlığı çərçivəsində alimlər qara dəliklərin xarici sərhədindən kənarda baş verən prosesləri daha dərindən öyrənmək üçün superkompüter simulyasiyalarından istifadə edirlər.

Princeton Universitetinin tədqiqatçısı və Princeton Gravity Initiative proqramının üzvü olan Endryu Çayel və onun komandası bu istiqamətdə mühüm işlər görürlər. Onlar Texas İrəliləmiş Hesablama Mərkəzinin (Texas Advanced Computing Center - TACC) Stampede2 və Stampede3 superkompüterlərindən istifadə edərək M87-nin SMQD-sini simulyasiya ediblər. Bu tədqiqatlar nəticəsində əldə edilən görüntü, qara dəliyin "kölgəsi"nin ətrafında isti elektronların işıq saçaraq necə spiral yaratdığını göstərir.

Çayelin komandası qara dəliklərin kölgələrini, yüksək enerjili plazmanı, maqnit sahələrini və güclü cazibə qüvvələrini modelləşdirən qabaqcıl simulyasiyalardan istifadə edir. Onların apardığı 11 ümumi nisbilik maqnitohidrodinamik simulyasiya (GRMHDS) plazmanın cazibə və maqnit sahələri ilə qarşılıqlı təsirini öyrənmək üçün maye dinamikası yanaşmasını tətbiq edir.

Çayel, TACC mətbuat açıqlamasında deyib: “Biz ilk qara dəlik görüntüsünü əldə etdikdən sonra, qara dəliyin ətraf mühitini anlamaq üçün çoxlu işlər görülüb. Biz bu plazmanın hissəciklərinin təbiətini və M87-də nəhəng və parlaq subatomik hissəciklərdən ibarət cərəyanları necə yaratdığını başa düşmək istəyirik.”

Çayel və komandası son dövrlərdə yeni kod vasitəsilə daha dəqiq modellər hazırlayıblar. Bu modellər əvvəlki yanaşmalardan fərqli olaraq, elektriklə yüklənmiş proton və elektron hissəciklərini ayrılıqda araşdırır. Onların simulyasiyaları göstərir ki, M87 ətrafında olan elektronların temperaturu əvvəllər düşünüləndən daha yüksəkdir və protonların temperaturundan təxminən 100 dəfə azdır. Bu kəşf, plazma fizikası modelləri ilə EHT müşahidələri arasında əsas ziddiyyətləri vurğulayır.

Çayel və komandası gələcəkdə bu simulyasiya kodunu M87-nin EHT məlumatlarına tətbiq edərək qara dəliyin zamanla necə inkişaf etdiyini göstərən bir film hazırlamağı planlaşdırır. O, deyir: “Qara dəliklər son dərəcə mürəkkəb mühitlərdir. Ən yaxşı alətlərimiz superkompüter simulyasiyalarıdır. Bu mürəkkəb və bəzən gözlənilməz təsirlərin hamısını nəzərə aldığımıza əmin olmaq üçün bu simulyasiyalar böyük əhəmiyyət kəsb edir.”

Bu araşdırma qara dəliklərin ətrafındakı dinamik proseslərin daha yaxşı başa düşülməsinə və gələcəkdə daha dəqiq modellərin hazırlanmasına töhfə verəcək.