ศีกษาเกี่ยวกับดวงดาว

ในการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ 3 มิติแบบใหม่ นักฟิสิกส์ดาราศาสตร์จำลองหลุมดำที่มีมวลต่างกัน แล้วเหวี่ยงดาวฤกษ์ (ขนาดประมาณดวงอาทิตย์ของเรา) ผ่านไปเพื่อดูว่าจะเกิดอะไรขึ้น เมื่อดาวฤกษ์เข้าใกล้หลุมดำมวลปานกลาง ในตอนแรกมันจะติดอยู่ในวงโคจรของหลุมดำ นักวิจัยค้นพบ หลังจากนั้น หลุมดำก็เริ่มมื้ออาหารที่ยาวและรุนแรงของมัน ทุกครั้งที่ดาวขึ้นตัก หลุมดำจะกัดกินเนื้อดาวมากขึ้นในแต่ละทางเดิน ในที่สุด ไม่มีอะไรเหลืออยู่นอกจากแกนกลางที่หนาแน่นอย่างไม่น่าเชื่อของดาวฤกษ์ ณ จุดนั้น หลุมดำจะขับซากศพออกมา เศษซากของดาวกระจายไปทั่วกาแลคซีอย่างปลอดภัย การจำลองใหม่เหล่านี้ไม่เพียงแต่บอกเป็นนัยถึงพฤติกรรมที่ไม่รู้จักของหลุมดำมวลปานกลางเท่านั้น แต่ยังให้เบาะแสใหม่แก่นักดาราศาสตร์เพื่อช่วยระบุหลุมดำขนาดยักษ์ที่ซ่อนอยู่ในท้องฟ้ายามค่ำคืนของเราในที่สุด Fulya Kıroğlu หัวหน้าทีมวิจัยจาก Northwestern กล่าวว่า "เราไม่สามารถสังเกตหลุมดำได้โดยตรง เพราะมันไม่เปล่งแสงออกมา" "ดังนั้น เราต้องดูปฏิสัมพันธ์ระหว่างหลุมดำกับสภาพแวดล้อมแทน เราพบว่าดาวฤกษ์ผ่านทางเดินหลายครั้งก่อนที่จะถูกดีดออก หลังจากผ่านแต่ละครั้ง พวกมันสูญเสียมวลมากขึ้น ทำให้เกิดแสงจ้าเมื่อแยกออกจากกัน แต่ละหลุมดำ แสงแฟลร์สว่างกว่าครั้งก่อน สร้างเอกลักษณ์ที่อาจช่วยให้นักดาราศาสตร์พบพวกมันได้" Kıroğluจะนำเสนองานวิจัยนี้ในช่วงการประชุมเสมือนจริงของ American Physical Society (APS) ในเดือนเมษายน "เหตุการณ์กระแสน้ำขึ้นน้ำลงของดวงดาวโดยหลุมดำมวลปานกลาง" จะเกิดขึ้นในวันที่ 25 เมษายน โดยเป็นส่วนหนึ่งของเซสชัน "สื่อ: รังสีคอสมิก, AGN และกาแล็กซี่" . Astrophysical Journalได้ยอมรับการศึกษาเพื่อตีพิมพ์ Kıroğluเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาสาขาฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ Weinberg College of Arts and Sciences ทางตะวันตกเฉียงเหนือ และเป็นสมาชิกของ Center for Interdisciplinary Exploration and Research in Astrophysics (CIERA) เธอได้รับคำแนะนำจากผู้ร่วมเขียนบทความ Frederic Rasio ศาสตราจารย์ Joseph Cummings สาขาฟิสิกส์และดาราศาสตร์ที่ Weinberg และสมาชิกของ CIERA ในขณะที่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้พิสูจน์การมีอยู่ของบล็อกหลุมมวลต่ำและมวลสูงกว่าแล้ว หลุมดำมวลปานกลางยังคงเข้าใจยาก หลุมดำที่เหลืออยู่ของ ดวงดาว สร้างขึ้นเมื่อซุปเปอร์โนวายุบตัว มีมวลประมาณ 3 ถึง 10 เท่าของมวลดวงอาทิตย์ของเรา อีกด้านหนึ่งของสเปกตรัม หลุมดำมวลมหาศาลซึ่งแฝงตัวอยู่ในใจกลางกาแลคซี มีมวลเป็นล้านถึงพันล้านเท่าของมวลดวงอาทิตย์ของเรา หากมีอยู่ หลุมดำมวลปานกลางจะพอดีกับที่ใดที่หนึ่งตรงกลาง มวลมากกว่าหลุมดำที่เหลือจากดาวฤกษ์ 10 ถึง 10,000 เท่า แต่ไม่เกือบเท่ากับหลุมดำมวลมหาศาล แม้ว่าในทางทฤษฎีควรจะมีหลุมดำมวลปานกลางเหล่านี้อยู่ แต่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ก็ยังไม่พบหลักฐานเชิงสังเกตที่โต้แย้งไม่ได้ "การปรากฏตัวของพวกเขายังคงเป็นที่ถกเถียงกันอยู่" Kıroğluกล่าว "นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้เปิดเผยหลักฐานว่ามีอยู่จริง แต่หลักฐานนั้นมักจะอธิบายได้ด้วยกลไกอื่นๆ ตัวอย่างเช่น สิ่งที่ดูเหมือนจะเป็นหลุมดำมวลปานกลางจริงๆ แล้วอาจเป็นการสะสมของหลุมดำมวลดาวฤกษ์" เพื่อสำรวจพฤติกรรมของวัตถุที่หลบเลี่ยงเหล่านี้ Kıroğluและทีมของเธอได้พัฒนาแบบจำลองทางอุทกพลศาสตร์ใหม่ ประการแรก พวกเขาสร้างแบบจำลองของดาวที่ประกอบด้วยอนุภาคจำนวนมาก จากนั้นพวกเขาก็ส่งดาวฤกษ์ไปยังหลุมดำและคำนวณแรงโน้มถ่วงที่กระทำต่ออนุภาคระหว่างที่ดาวโคจรเข้าใกล้ "เราสามารถคำนวณได้อย่างเจาะจงว่าอนุภาคใดผูกพันกับดาวฤกษ์และอนุภาคใดถูกรบกวน (หรือไม่ผูกพันกับดาวอีกต่อไป)" คีโรกลูกล่าว จากการจำลองเหล่านี้ Kıroğlu และทีมของเธอค้นพบว่าดาวสามารถโคจรรอบหลุมดำมวลปานกลางได้มากถึงห้าครั้งก่อนที่จะถูกขับออกมาในที่สุด เมื่อเคลื่อนที่ไปรอบๆ หลุมดำ ดาวฤกษ์จะสูญเสียมวลมากขึ้นเรื่อยๆ เมื่อมันถูกแยกออกจากกัน จากนั้น หลุมดำก็เตะสิ่งที่เหลืออยู่ -- เคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่แผดเผา -- กลับออกไปในกาแลคซี รูปแบบการทำซ้ำจะสร้างการแสดงแสงที่น่าทึ่งซึ่งจะช่วยให้นักดาราศาสตร์จดจำและพิสูจน์การมีอยู่ของหลุมดำมวลปานกลางได้ "มันน่าทึ่งมากที่ดาวดวงนี้ไม่ขาดออกจากกัน" Kıroğluกล่าว "ดาวบางดวงอาจโชคดีและรอดชีวิตจากเหตุการณ์นี้ ความเร็วในการดีดตัวนั้นสูงมากจนสามารถระบุดาวเหล่านี้ได้ว่าเป็นดาวที่มีความเร็วมากเกินไป ซึ่งถูกสังเกตพบที่ใจกลางกาแลคซี" ต่อไป Kıroğlu วางแผนที่จะจำลองดาวประเภทต่างๆ รวมถึงดาวยักษ์และดาวคู่ เพื่อสำรวจปฏิสัมพันธ์ของพวกมันกับหลุมดำ