شبیه‌سازی کیهانی، تکامل جهان از بیگ‌بنگ تا امروز را بررسی می‌کند

به گزارش خبرنگار فناوری خبرگزاری دانشجو، محققان دانشگاه ییل در مطالعات جدید یک ارتباط خاص بین سیاه چاله‌ها عظیم و کهکشان‌های میزبان آن‌ها یافته‌اند. این ارتباط می‌تواند برای درک شکل گیری کهکشان و چگونگی رشد کهکشان سیاه چاله‌های آن‌ها به ما کمک کند.

 

سیاه چاله نقطه‌ای در فضاست، جایی که ماده بسیار فشرده و سخت شده و گرانش بسیار شدید است. این گرانش به اندازه‌ای قوی است که حتی نور هم نمی‌تواند از آن فرار کند. سیاه چاله‌ها می‌توانند به اندازه یک اتم کوچک یا آنقدر بزرگ باشند که قطرهایشان میلیون‌ها کیلومتر باشد. بزرگترین آن‌ها سیاه چاله «ابرغول آسا» است که جرمی معادل میلیون‌ها یا میلیارد‌ها خورشید دارد.

سیاه چاله‌های ابرغول آسا اغلب در مرکز کهکشان‌های بزرگ مثل کهکشان ما، راه شیری، وجود دارند. اگر چه سیاه چاله‌های ابرغول آسا از نظر تئوری وجود داشتند، اما اولین نشانه‌های شهودی آن‌ها در دهه ۱۹۶۰ مشاهده شد. اوایل امسال نیز تلسکوپ Event Horizon اولین تصویر نیمرخ سیاه چاله‌ای در کهکشان Messier ۸۷ را منتشر کرد. اختر فیزیکدانان همچنان نظریه پردازی درباره سیاه چاله‌ها را ادامه می‌دهند. نظریه‌هایی که چگونگی رشد و درخشش سیاه چاله‌ها و تعامل آن‌ها با کهکشان‌های میزبانشان در محیط فضایی را نشان می‌دهند.

عدم قطعیت بسیاری درباره ارتباط کهکشان- سیاه چاله وجود دارد. به ویژه اینکه آیا رشد سیاه چاله با ستاره‌ها مرتبط است یا نه؟ این نتایج نشانه‌های کاملتری برای اثبات شواهدی است که سرعت رشد سیاه چاله‌ها را کاملا به سرعت رشد ستاره‌های کهکشان میزبان ربط می‌دهد.

 

گروه تحقیقاتی به سرپرستی ناتاراجان از دستگاه‌های پیشرفته شبیه سازی برای اکتشافاتشان استفاده کرده‌اند. این شبیه سازی کیهانی به نام رومولوس تکامل جهان را از بیگ بنگ تا به امروز را بررسی می‌کند و شامل هزاران کهکشان شبیه سازی شده است که در کیهان مستقرند. شبیه سازی رومولوس با کیفیت‌ترین تصاویر لحظه‌ای از رشد سیاه چاله‌ها را ارائه می‌دهد. این تصاویر نگاه دقیق تری از چگونگی رشد سیاه چاله‌ها در کهکشان‌های مختلف میزبان، از بزرگترین کهکشان مرکزی خوشه کهکشانی گرفته تا کهکشان‌ها کوتوله پراکنده، را به ما نشان می‌دهد.

یکی از دانشجویان ناتاراجان گفت: «در زمانی که محرک‌های رشد سیاه چاله مبهم است این شبیه سازی می‌تواند یک تصویر ساده برای درک بهتر ارائه دهد. آن‌ها با ستاره‌های مستقل از کهکشان، محیط‌های بزرگتر یا مبدا کیهانی رشد می‌کنند.»

 

یکی از خیره کننده‌ترین یافته‌های این مطالعه چگونگی تعامل سیاه چاله‌ها با میزبانشان است. این تحقیقات ارتباط «خود تصحیحی» میان سیاه چاله‌ها و کهکشان‌های میزبانشان را که مستقل از محیطشان است، یافته است. اگر سیاه چاله‌ها سریع رشد کنند به طوری که برای خانه‌های کهکشانیشان بزرگ باشند، رشد آن‌ها نسبت به کهکشان با توجه به فرآیند‌های فیزیکی کندتر از کهکشان می‌شود. از طرف دیگر اگر سیاه چاله‌ها برای کهکشانشان کوچک باشند سرعت رشد آن‌ها با توجه به کهکشان افزایش یافته و کمبود را جبران می‌کند.