مطالعه های ناسا چند دهه رصد سیاهچاله ها را توضیح می دهد
یک مطالعه جدید توسط ستاره شناس ها در ناسا، دانشگاه جان هاپکینز و انستیتو فن آوری روچستر این گمان طولانی مدت در مورد اینکه چگونه سیاهچاله های با جرم ستاره ای پر انرژی ترین نور خود را تولید می کنند ثابت می نماید.
با تحلیل شبیه سازی یک ابر رایانه از گاز جاری در یک سیاهچاله، تیم متوجه شد آنها می توانند یک محدوده مهم جنبه های پرتو ایکس را تولیدمی نمایند که در مدت طولانی در سیاهچاله های فعال مشاهده شده.
گازی که به سمت یک سیاهچاله می رود در ابتدا دور آن می چرخدو سپس در یک دیسک مسطح جمع می گردد.این گاز جمع شده در این دیسک تدریجاً به درون می چرخد و در حالی که به مرکز نزدیک می شود شدیداً فشرده و گرم می شود.سرانجام دما به بیش از 12 میلیون درجه سانتی گراد- چیزی 2000 برابر داغ تر از سطح خورشید-می رسد. این گاز به روشنی در انرژی پایین یا پرتوهای ایکس نرم می تابد.
به هر حال برای بیش از 40 سال رصدها نشان داده اند که سیاهچاله ها نیز مقادیر قابل ملاحظه ای پرتوهای ایکس سخت، پرتویی با انرژی ده هاتا صدها بار بزرگتر از پرتوهای ایکس نرم، تولید می نمایند. انرژی بیشتر این پرتودلالت کننده حضور گاز متناظراً داغتر است با دمایی که به میلیاردها درجه می رسد.
مطالعه جدید این تفاوت بین نظریه و مشاهده را بر طرف مینماید و نشان می دهد که هر دوی پرتوهای ایکس نرم و سخت به طور اجتناب ناپذیری ازگاز چرخان به سمت سیاه چاله گسیل می شود.
اسکات نوبل شبیه سازی رایانه ای را ابداع نمود که تمام سوالهادر مورد حرکت پیچیده گاز در حال جاری شدن به داخل سیاهچاله و میدانهای مغناطیسی مربوط به آن نزدیک یک سیاهچاله گرد هم آمده را حل می نماید. دما، چگالی و سرعت بالارونده گاز فرو ریزنده به طور آشکاری میدانهای مغناطیسی موجود در دیسک را تقویت می نماید که سپس اثر اضافه ای بر روی گاز اعمال می نماید.
نتیجه یک جریان از حباب های آشفته است که با سرعت هایی نزدیکبه سرعت نور به دور سیاهچاله می چرخند. محاسبه ها به طور همزمان شارش و ویژگیهای الکتریکی و مغناطیسی گاز را دنبال می نماید در حالیکه نیز نظریه نسبیت اینیشتین به حساب می آید.
با اجرای برنامه بر روی ابر کامپیوتر رنجر در مرکز محاسبات پیشرفته تکزاس در دانشگاه تکزاس در آستین، شبیه سازی آقای نوبل 960 تا از نزدیک63000 واحد پردازشگر مرکزی رنجر را استفاده نمود و 27 روز طول کشید تا کامل شود.
با استفاده از داده های به دست آمده توسط شبیه سازی نوبل،اشنیتمن و کرولیک ابزارهایی را ایجاد نمودند تا بررسی نمایند چگونه پرتوهای ایکس گسیل شدند، جذب شدند و در میان هر دوی دیسک پهن و منطقه هاله پراکنده شدند. باترکیب نمودن، آنها برای نخستین بار یک تماس مستقیم بین آشوب مغناطیسی در دیسک، تشکیل هاله یک میلیارد درجه، و محصول پرتوهای ایکس سخت اطراف یک سیاهچاله به طور فعال"خورنده" را نشان دادند.
در هاله، الکترونها و سایر ذره ها در کسر قابل توجهی ازسرعت نور حرکت می نمایند. زمانیکه یک پرتو ایکس با انرژی کم از دیسک به میانه این منطقه حرکت نماید آن ممکن است با یکی از ذره های با سرعت بالا برخورد نماید. این برخورد به طور عظیمی انرژی پرتوی ایکس را در میان یک فرایند شناخته شده تحت عنوان پراکندگی کامپتون معکوس افزایش می دهد.
این مطالعه بر اساس یک سیاهچاله غیر چرخان بود. محققها درحال بسط نتیجه ها به سیاهچاله های چرخان جاهایی که چرخش لبه داخلی دیسک را بیشتر به سمت داخل می کشد و شرایط بیشتر به کرانها می رسد. آنها نیز یک مقایسه با جزییات رااز نتیجه هایشان در مورد ارزش رصدهای پرتوی ایکس که حالا توسط ناسا و سایر انستیتوها بایگانی شده طراحی نمودند.
سیاهچاله ها چگال ترین جرمهای شناخته شده می باشند.سیاهچاله های جرم ستاره ای زمانی که ستاره های پرجرم سوختشان تمام می شود و فرو میریزند، 20 برابر جرم خورشید درون جرمهای فشرده ای با پهنای کوچکتر از 120کیلومترخرد می شوند، تشکیل می شوند.