الثقوب السوداء فائقة الكتلة توجد في مراكز معظم المجرات وتزن ملايين أو مليارات أضعاف كتلة الشمس. في مركز درب التبانة يوجد Sagittarius A* بكتلة تقارب أربعة ملايين من كتلة الشمس. هذه الأجسام لا تُصدر ضوءًا، لذلك يَكشفها الفلكيون من خلال تأثيرها على النجوم والغاز المحيط.
دراسة نُشرت في The Astrophysical Journal Letters لِإريك كوفلين من جامعة سيراكيوز وزملائه تشرح تفصيلًا ما يحدث عندما يقترب نجم كثيرًا فيُمزق. تجذب جاذبية الثقب النجم فتُمطّهه إلى شريط طويل ورفيع من الحطام. نظرية أينشتاين النسبية تفسر كيف يلتف هذا الشريط حول الثقب، وليس قانون نيوتن وحده. عندما تصطدم أجزاء الشريط تُطلق ومضات طاقية كبيرة، وبعدها يتدفق جزء من المادة تدريجيًا نحو الثقب عبر التراكم (accretion).
محاكيات حاسوبية عالية الدقة بقيادة لوسيو ماير في جامعة زيورخ، وبمشاركة كوفلين، استخدمت طريقة الجسيمات الملساء الهيدروديناميكية مع معادلات نافير-ستوكس، وعملت مع عشرات المليارات من الجسيمات مستفيدة من وحدات معالجة الرسومات (GPUs) على حواسب عملاقة. هذه المحاكيات تُظهر شريطًا ضيقًا ومتسقًا يتبع مسارًا متوقعًا قبل أن يصطدم بنفسه، وتصحح نتائج المحاكيات الأقدم الأقل دقة.
العوامل التالية تشرح تنوع منحنيات الضياء في أحداث التمزق:
- كتلة الثقب الأسود
- دوران الثقب الأسود
- اتجاه الدوران بالنسبة لمدار الحطام
إذا كان الثقب يدور فقد يسبّب ذلك تقدمًا عقديًا (nodal precession) يحرف الحطام عن مستواه الأصلي، وقد يتأخر الاصطدام لعدة مدارات ما يؤثر في سطوع وتوقيت الومضة. مع محاكيات أفضل وتلسكوبات أقوى سيتمكن الفلكيون من قراءة هذه الإشارات بوضوح أكبر.
كلمات صعبة
- ثقب — منطقة في الفضاء ذات جاذبية قوية جدًاالثقوب, الثقب
- تمزق — انقسام أو تفتُّت جسم بفعل قوى جاذبيةالتمزق
- تراكم — تجمع المادة تدريجيًا حول جسم جاذب كبيرالتراكم
- محاكاة — نموذج حاسوبي لتمثيل حدث فيزيائيمحاكيات
- دوران — حركة جسم حول محوره أو حول مركزه
- ومضة — انفجار نور قصير ومكثف في الفضاءومضات
تلميح: مرّر المؤشر أو ركّز أو اضغط على الكلمات المظلَّلة داخل القصة لرؤية تعريفات سريعة أثناء القراءة أو الاستماع.
أسئلة للمناقشة
- كيف يمكن لقراءة إشارات الاصطدام وتأخيرها أن تساعد في معرفة دوران الثقب واتجاهه؟ اشرح بفقرات قصيرة.
- ما الفائدة العلمية من استخدام محاكيات عالية الدقة مقارنة بالمحاكيات الأقدم؟ أعط أمثلة من النص.
- كيف يمكن أن تؤثر خيارات التلسكوبات (قوتها ودقتها) على فهمنا لمنحنيات الضياء في أحداث التمزق؟ اذكر أسبابًا محتملة.
