يوجد ثقب أسود فائق في وسط كل مجرة كبيرة تقريبًا – بما في ذلك درب التبانة (يطلق عليه القوس A*). الثقوب السوداء الفائقة هي أكثر الأشياء كثافة في الكون ، حيث تصل الجماهير إلى مليارات المرات من الشمس.
في بعض الأحيان ، “يستيقظ” الثقب الأسود الفائق في المجرة “يستيقظ” بسبب تدفق مفاجئ من الغاز والغبار ، على الأرجح تم تزويده من مجرة مجاورة. يبدأ في تناول الكثير من الغاز والغبار القريب. هذه ليست عملية هادئة أو بطيئة أو سلبية. عندما يسحب الثقب الأسود في المواد ، يتم تسخين المادة على مقياس من الملايين من الدرجات ، وأكثر سخونة بكثير من درجة حرارة سطح شمسنا ، ويتم إخراجها من المجرة بسرعات قريبة من الضوء. هذا يخلق طائرات قوية تشبه نوافير في الكون.
إن المادة البلازما عالية السرعة المتسارعة تطالب بهذه “النافورات” لإشارات الراديو التي لا يمكن اكتشافها إلا عن طريق التلسكوبات الراديوية القوية للغاية. هذا يمنحهم اسمهم: مجرات الراديو. في حين أن الثقوب السوداء شائعة ، فإن مجرات الراديو ليست كذلك. ما بين 10 ٪ و 20 ٪ فقط من جميع المجرات تظهر هذه الظاهرة.
مجرات الراديو العملاقة أقل شيوعًا. إنهم يمثلون 5 ٪ فقط من جميع مجرات الراديو ويأخذون اسمهم من حقيقة أنها تصل إلى مسافات هائلة. تصل بعض طائرات المجرات الراديوية إلى حوالي 16 مليون سنة ضوئية. (هذا ما يقرب من ستة أضعاف المسافة بين درب التبانة و Galaxy Andromeda.) تم اكتشاف أكبر طائرة اكتشفت ما يقرب من 22 مليون سنة ضوئية عبر.
اقرأ المزيد: يكتشف تلسكوب جنوب إفريقيا مجرة عملاقة أكبر 32 مرة من الأرض
ولكن كيف تغطي هذه الهياكل مثل هذه المسافات الهائلة؟ لمعرفة ذلك ، قادت دراسة استخدمنا فيها أجهزة الكمبيوتر العملاقة الحديثة لتطوير نماذج تحاكي السلوك من الطائرات الكونية العملاقة داخل عالم وهمية ، شيدت على أساس القوانين الفيزيائية الأساسية التي تحكم الكون.
سمح لنا ذلك بمراقبة كيفية نشر الطائرات الراديوية على مئات الملايين من السنين – وهي عملية مستحيلة تتبعها مباشرة في الكون الحقيقي. توفر هذه المحاكاة المتطورة رؤى أعمق في دورة حياة المجرات الراديوية ، مما يسلط الضوء على الاختلافات بين مراحلها المبكرة والمضغوطة وأشكالها الواسعة اللاحقة.
يساعدنا فهم تطور المجرات الراديوية على كشف العمليات الأوسع التي تشكل الكون.
الحوسبة العظمى
كانت التكنولوجيا المتطورة مفتاح هذه الدراسة.
أدت الملاحظات الحساسة من التلسكوبات الإذاعية ذات المستوى العالمي مثل Meerkat و Lofar في جنوب إفريقيا في هولندا مؤخرًا إلى العديد من اكتشافات النوافير الكونية.
اقرأ المزيد: ميركات: التلسكوب الإذاعي الجنوب أفريقي الذي حول فهمنا للكون
ومع ذلك ، فإن نمذجة أصولهم كانت صعبة. تتبع الأحداث على مدى ملايين السنين أمر مستحيل في الوقت الفعلي.
هذا هو المكان الذي تأتي فيه أجهزة الكمبيوتر العملاقة. تم تصميم أنظمة الحوسبة عالية الأداء هذه لمعالجة كميات هائلة من البيانات. يمكنهم إجراء عمليات محاكاة معقدة بسرعات لا تصدق. في هذه الدراسة ، كانت قوتها حاسمة لنمذجة تطور الطائرات الراديوية العملاقة على مدى ملايين السنين.
تم توفير قوة الحوسبة الفائقة الضرورية من قبل معهد الفلك بين الجامعات في جنوب إفريقيا ، وهي شبكة تضم جامعة بريتوريا وجامعة كيب تاون وجامعة كيب الغربية.
يخضع عالمنا للقوى الأساسية مثل الجاذبية ، والتي يمكن وصفها من خلال الصيغ الرياضية. يتم تغذية هذه الصيغ ، الأرقام بشكل أساسي ، في الحواسيب الفائقة لإنشاء “عالم وهمية” محاكاة يتبع نفس القوانين الفيزيائية مثل الكون الحقيقي. هذا يسمح للعلماء بتجربة كيفية تطور الطائرات من الثقوب السوداء الفائقة مع مرور الوقت. بفضل قوتهم الهائلة في المعالجة ، يمكن لأجهزة الكمبيوتر الخارقة محاكاة ملايين السنين من التطور النفاث الكوني في شهر واحد فقط.
الوجبات الرئيسية
الجاذبية هي القوة المهيمنة في الكون ، حيث تسحب المادة الأثقل وسحب المادة الأخف القريبة. إذا كانت الجاذبية هي القوة الوحيدة في اللعب ، فقد يكون الكون قد انهار الآن. ومع ذلك ، نرى المجرات ومجموعات المجرة وحتى الحياة نفسها مزدهرة. نشك في أن هذه النافورات الكونية تلعب دورًا رئيسيًا في حل لغز كيفية حدوث ذلك.
من خلال إطلاق الطاقة الحرارية والميكانيكية ، يقومون بتسخين الغاز المنهار المحيط ، ومواجهة الجاذبية والحفاظ على توازن يحافظ على الهياكل الكونية.
تلقي نماذجنا أيضًا الضوء على سبب انخفاض بعض نفاثات مجرات الراديو بشكل حاد ، حيث تشكل شكل “X” في موجات الراديو بدلاً من اتباع مسار مستقيم ، وكشفت عن الظروف التي يمكن أن تستمر فيها النافورات العملاقة في النمو حتى في البيئات الكونية الكثيفة (أي في مجموعة مجرة).
تشير الدراسة أيضًا إلى أن المجرات الراديوية العملاقة قد تكون أكثر شيوعًا من الناحية الإحصائية مما كان يعتقد سابقًا. من المحتمل أن يكون هناك الآلاف من النافورات الكونية العملاقة غير المكتشفة. بفضل التلسكوبات ذات المستوى العالمي مثل Meerkat و Lofar-وقوة الحاسبات الخارقة-هناك الكثير لاستكشافه ونحن نحاول فهم عالمنا.
يتطلب البحث الذي يستند إليه هذا المقال تعاونًا مكثفًا مع فريق دولي ، بما في ذلك جاسينتا ديلهايز من جامعة كيب تاون ، وجويبيب باجي من جامعة المسيح ، والهند ، ودي جي سايكيا من مركز علم الفلك بين الجامعات والفيزياء الفلكية في الهند. كما لعبت مساهمات أساسية من قبل Kshitij Thorat و Roger Deane من جامعة بريتوريا دورًا مهمًا في تشكيل الدراسة.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: جوراب جيري ، جامعة بريتوريا
اقرأ المزيد:
لا يعمل Gourab Giri مع الأسهم أو استشارةها أو تلقيها من أي شركة أو مؤسسة ستستفيد من هذه المقالة ، ولم تكشف عن أي انتماءات ذات صلة تتجاوز تعيينها الأكاديمي.