جت مغناطیسی پس از تولد سیاهچاله فوران کرد!
پژوهشگران مؤسسه ماکس پلانک برای فیزیک گرانشی (موسوم به مؤسسه آلبرت اینشتین) به همراه همکارانی از دانشگاههای یوکاوا، چیبا و توهو در ژاپن، طولانیترین شبیهسازی عددی ادغام دو ستاره نوترونی را انجام دادهاند. این شبیهسازی که در مجله Physical Review Letters منتشر شده، برای نخستینبار نشان میدهد که پس از ادغام این اجرام بسیار چگال، یک جت مغناطیسی نیرومند شکل میگیرد و در ادامه سیستم فوراً به سیاهچالهای فرومیریزد.
به گزارش phys.org ادغام ستارگان نوترونی—که هریک بقایای فوقچگال ستارگانی هستند که در پایان عمرشان فروپاشیدهاند—از مهمترین موضوعات پژوهش در اخترفیزیک مدرن بهشمار میرود. این برخوردها میتوانند منبعی برای امواج گرانشی، پرتوهای گاما و دیگر پدیدههای پرانرژی کیهانی باشند.
شبیهسازی جدید با استفاده از چارچوب "مغناطو-هیدرودینامیک تابشی با در نظر گرفتن نوترینوها" (Neutrino-radiation MHD)، در پی رمزگشایی از فرایندهای فیزیکی پیچیدهای بود که در این رخدادها رخ میدهد.
شبیهسازی رکوردشکن با ابررایانه "فوگاکو"
کوتا هایاشی، نویسنده اول مقاله، درباره این پروژه میگوید: «ما شبیهسازیای را انجام دادیم که شامل تحول میدان گرانشی، تابش نوترینوها، میدانهای مغناطیسی و هیدرودینامیک بود. تمام این فاکتورها نقش کلیدی در این سیستم ایفا میکنند.»
در این مطالعه، دو ستاره نوترونی با جرمهای متفاوت—یکی با جرم ۱.۲۵ و دیگری با جرم ۱.۶۵ برابر جرم خورشید—با یکدیگر ادغام میشوند. این شبیهسازی که با استفاده از ابررایانه قدرتمند ژاپنی «فوگاکو» انجام شده، موفق شد سیستم را به مدت بیسابقه ۱.۵ ثانیه در مقیاس زمانی واقعی دنبال کند.
پس از ادغام، سیستم بهسرعت به سیاهچالهای فرومیریزد که توسط یک دیسک چرخان از مواد بهجامانده احاطه شده است. این دیسک برافزایشی ناپایدار، تحت اثر ناپایداریهای مغناطیسی میچرخد و باعث پرتاب جرم و تولید جریانی از انرژی الکترومغناطیسی موسوم به "فلاکسی پوینتینگ" میشود. نتیجه این فرایند، پیدایش جتی با انرژیای در حدود ارگ در ثانیه است که در راستای محور چرخش سیاهچاله حرکت میکند.
آغاز درک پیوند میان ادغام ستارههای نوترونی و انفجارهای گامایی
به گفته هایاشی: «این نخستین پژوهشی است که پرتاب جت مغناطیسی از ادغام دو ستاره نوترونی را که بلافاصله پس از آن به سیاهچاله فرومیریزد، کشف کرده است. این یافته نشان میدهد که چنین سیستمهایی میتوانند منبع انفجارهای گامایی باشند—پرتوانترین رخدادهای انفجاری در کیهان.»
در این پژوهش، پژوهشگران همچنین نشان دادهاند که میدان مغناطیسی محرک این جتها، در دیسک برافزایشی پس از ادغام و از طریق مکانیزمی به نام دینامو تولید میشود.
بررسی تابشهای الکترومغناطیسی و شتابگیری جتها
هرچند این شبیهسازی بر دینامیک ادغام، بیرونریزی جرم و پرتاب جت متمرکز بود، اما نویسندگان تأکید کردهاند که پژوهشهای آینده باید بر بررسی دقیقتر تابشهای الکترومغناطیسی حاصل از این رخداد تمرکز کند.
هایاشی افزود: «فرایند شتابگیری جتها که به سرعتی بیش از ۹۹.۹ درصد سرعت نور میرسند، از طریق مشاهدات انفجارهای گامایی اثبات شده، اما در شبیهسازی فعلی به تصویر کشیده نشده است. برای درک کامل این پدیده، لازم است در آینده این فرآیند بهطور دقیقتر مطالعه شود.»
این پژوهش گامی مهم در درک بهتر پیوندهای میان ادغام ستارههای نوترونی، تشکیل سیاهچاله، و پدیدههای پرانرژی مانند انفجارهای گامایی است و میتواند به توسعه نظریههای کیهانشناسی در حوزه اخترفیزیک کمک کند.
انتهای پیام/
