راز درخشش‌های مرموز اطراف سیاهچاله‌ها شناسایی شد

هیچ چیز نمی‌تواند از گرانش سیاهچاله بگریزد، حتی خود نور، بنابراین به مانند دهانه‌ای از تاریکی ظاهر می‌شود که توسط ماده‌ای احاطه شده است که به اندازه کافی بدشانس بوده تا وارد چاله شود.

مشاهدات نجومی نشان می‌دهد که در داخل دیسک اطراف سیاهچاله، درخشش‌های مرموز چندین بار در روز رخ می‌دهد، به طور موقت روشن می‌شود و سپس محو می‌شود.

دانشمندان بر این باورند که منطقه‌ای که بلافاصله سیاهچاله را احاطه کرده است متلاطم بوده و حاوی گاز مغناطیسی داغ است که با سرعت و دمای فوق العاده‌ای به دور سیاهچاله می‌چرخد. مشاهدات نجومی نشان می‌دهد که در این دیسک درخشش‌های مرموز چندین بار در روز رخ می‌دهد، به طور موقت روشن می‌شود و سپس محو می‌شود.

در مطالعه جدیدی که در ۲۲ آوریل در ژورنال Nature Astronomy منتشر شد، محققان از داده‌های تلسکوپ و فناوری بینایی کامپیوتری مبتنی بر هوش مصنوعی برای بازیابی اولین ویدیوی سه بعدی استفاده کردند که نشان می‌دهد این شعله‌ها ممکن است در اطراف سیاهچاله بسیار پرجرم واقع در قلب کهکشان راه شیری چگونه به نظر برسند.

شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای غول‌پیکر نشان می‌دهند که ماده‌ای که به دور سیاه‌چاله می‌چرخد - در ساختاری به نام قرص برافزایش - می‌تواند به صورت دوره‌ای در یک رویداد پرانرژی به شکل «شعله» فوران کند که با اشعه ایکس، مادون قرمز و نور رادیویی قابل مشاهده است. با این حال، بازسازی ساختار سه بعدی این شراره‌ها از داده‌های مشاهده شده چالش برانگیز است.

در این مطالعه، محققان یک روش تصویربرداری جدید شبیه به روش مورد استفاده در توموگرافی کامپیوتری پزشکی، یا همان سی‌تی‌اسکن را پیشنهاد کردند که آن را «توموگرافی قطبی مداری» نامیده اند. 

اگرچه بازسازی یک تصویر سه بعدی از این مجموعه داده به دلیل فاصله و جزئیات دقیق تغییرات روشنایی دشوار است، اما محققان از یک تکنیک محاسباتی مبتنی بر شبکه عصبی جدید استفاده کردند که توسط فیزیک مورد انتظار سیاهچاله‌ها و فرآیند‌های تابش الکترومغناطیسی محدود شده است.

تصویر به دست آمده نشان می‌دهد که این درخشش احتمالاً از دو نقطه روشن روی صفحه برافزایشی که تقریباً رو در رو با زمین می‌باشد، منشاء گرفته است. این نقطه‌ها در جهت عقربه‌های ساعت به دور سیاهچاله در شعاع مداری می‌چرخند که نیمی از فاصله زمین و خورشید (حدود ۷۵ میلیون کیلومتر) است. ساختار این شعله شبیه فرآیند شبیه‌سازی‌های کامپیوتری قبلی است که درک کلی ما را از محیط‌های سخت اطراف سیاه‌چاله‌ها تایید می‌کند.

درخشش سه بعدی

ساختار شعله‌ای سه بعدی دارای دو ویژگی پرنور و فشرده است که در حدود ۷۵ میلیون کیلومتری (یا نیمی از فاصله زمین و خورشید) از مرکز سیاهچاله قرار دارند و بر داده‌های جمع آوری شده توسط آرایه میلی متری بزرگ آتاکاما (AMLA) در شیلی در یک دوره ۱۰۰ دقیقه‌ای مستقیم پس از فوران که در داده‌های اشعه ایکس در ۱۱ آوریل ۲۰۱۷ مشاهده شد، استناد دارد.

کیتی بومن، محقق ناظر این مطالعه واستادیار علوم محاسبات، ریاضیات، مهندسی برق و نجوم در موسسه فناوری کالیفرنیا، در مصاحبه با الجزیره گفت: دانستن ساختار سه بعدی شعله‌های سیاهچاله نیاز به توسعه یک نسخه به روز شده از نحوه عملکرد این درخشش در اطراف سیاهچاله دارد.

در این تکنیک، هر ساختار شعله ور ممکن به عنوان یک حجم پیوسته با استفاده از یک شبکه عصبی نمایش داده شود و به تیم تحقیقات اجازه می‌دهد تا پیشرفت محاسباتی روی ساختار سه‌بعدی اولیه کانون در طول زمان داشته باشد، زیرا به دور سیاه‌چاله می‌چرخد تا یک منحنی نور کامل ایجاد کند. او می‌افزاید که یک ساختار اولیه سه بعدی که در طول زمان بر اساس فیزیک سیاهچاله مقیاس بندی می‌شود، با مشاهدات آرایه آتاکاما مطابقت دارد.

منبع: الجزیره