सुपरकंप्यूटर सिमुलेशन से एक विज़ुअलाइज़ेशन से पता चलता है कि कैसे पॉज़िट्रॉन एक घूर्णन ब्लैक होल के घटना क्षितिज के पास व्यवहार करते हैं।
(छवि: © काइल परफ्रे एट अल। बर्कले लैब)
ब्लैक होल का गुरुत्वीय खिंचाव इतना मजबूत होता है कि कुछ भी नहीं, प्रकाश भी नहीं, एक बार बंद होने के बाद भी बच सकता है। हालांकि, एक ब्लैक होल से बचने का एक तरीका है - लेकिन केवल अगर आप एक उप-परमाणु कण हैं।
जैसे ही ब्लैक होल अपने आस-पास के वातावरण को प्रभावित करते हैं, वे इलेक्ट्रॉन और पॉज़िट्रॉन युक्त गर्म प्लाज़्मा के शक्तिशाली जेट, इलेक्ट्रॉनों के समतुल्य एंटीमैटर को थूक देते हैं। उन भाग्यशाली आने वाले कणों के घटना क्षितिज पर पहुंचने से पहले, या बिना किसी वापसी के बिंदु पर, वे तेजी लाने लगते हैं। प्रकाश की गति के करीब चलते हुए, ये कण घटना क्षितिज से दूर निकल जाते हैं और ब्लैक होल के घूर्णन के साथ बाहर की ओर निकल जाते हैं।
सापेक्षवादी जेट के रूप में जाना जाता है, कणों की ये विशाल और शक्तिशाली धाराएं प्रकाश का उत्सर्जन करती हैं जिन्हें हम दूरबीन से देख सकते हैं। हालांकि खगोलविदों ने दशकों तक जेट का अवलोकन किया है, लेकिन किसी को भी ठीक से पता नहीं है कि भागने वाले कणों को वह सारी ऊर्जा कैसे मिलती है। एक नए अध्ययन में, कैलिफोर्निया में लॉरेंस बर्कले नेशनल लेबोरेटरी (LBNL) के शोधकर्ताओं ने इस प्रक्रिया पर नई रोशनी डाली। [यूनिवर्स में सबसे अजीब ब्लैक होल]
"जेट्स बनाने के लिए ब्लैक होल के रोटेशन में ऊर्जा कैसे निकाली जा सकती है?" बर्नले लैब में पोस्टडॉक्टरल फेलो के रूप में अपने समय के दौरान ब्लैक होल सिमुलेशन का नेतृत्व करने वाले काइल परफ्रे ने एक बयान में कहा। "यह लंबे समय से एक सवाल है।" परफ्रे अब नासा के मैरीलैंड के गोडार्ड स्पेस फ्लाइट सेंटर में एक वरिष्ठ साथी हैं।
उस सवाल का जवाब देने की कोशिश करने के लिए, परफ्रे और उनकी टीम ने सुपरकंप्यूटर सिमुलेशन का एक सेट तैयार किया कि "दशकों पुराने सिद्धांत प्लाज्मा जेट्स में ड्राइविंग तंत्र के बारे में नई जानकारी प्रदान करते हैं जो उन्हें ब्लैक होल के शक्तिशाली गुरुत्वाकर्षण क्षेत्रों से ऊर्जा चोरी करने की अनुमति देता है और एलबीएनएल के अधिकारियों ने बयान में कहा, "उनके मुंह से बहुत दूर की आवाज निकली।" दूसरे शब्दों में, उन्होंने जांच की कि कैसे एक ब्लैक होल का चरम गुरुत्वाकर्षण बल कणों को इतनी ऊर्जा दे सकता है कि वे विकिरण करना शुरू कर देते हैं।
"सिमुलेशन, पहली बार, एक सिद्धांत को एकजुट करता है जो बताता है कि एक ब्लैक होल के चारों ओर विद्युत धाराएं जेट बनाने में चुंबकीय क्षेत्र को कैसे मोड़ती हैं, एक अलग सिद्धांत के साथ बताती है कि ब्लैक होल के बिना किसी वापसी के बिंदु के माध्यम से कण कैसे पार करते हैं - घटना क्षितिज - कर सकते हैं LBNL के अधिकारियों ने कहा कि नकारात्मक ऊर्जा में ले जाने के लिए और ब्लैक होल के समग्र घूर्णी ऊर्जा को कम करने के लिए एक दूर के पर्यवेक्षक को दिखाई देता है। "यह एक ऐसा स्नैक खाने जैसा है जिसके कारण आपको कैलोरी प्राप्त करने के बजाय खोना पड़ता है। ब्लैक होल वास्तव में इन 'नकारात्मक-ऊर्जा' कणों में घोल के परिणामस्वरूप द्रव्यमान खो देता है।"
Parfrey ने कहा कि उन्होंने आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत के साथ साधारण प्लाज्मा भौतिकी को फ्यूज करने के प्रयास में दो सिद्धांतों को जोड़ा। सिमुलेशन को न केवल कणों के त्वरण और सापेक्ष जेट से आने वाले प्रकाश को संबोधित करना था, बल्कि यह इस बात का भी ध्यान रखना था कि पॉज़िट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों को पहले स्थान पर बनाया जाए: उच्च-ऊर्जा फोटॉनों की टक्करों के माध्यम से, जैसे गामा-किरणें। जोड़ी निर्माण नामक यह प्रक्रिया प्रकाश को पदार्थ में बदल सकती है।
कोलंबिया विश्वविद्यालय के सेंटर फॉर थियोरेटिकल एस्ट्रोफिजिक्स के एक शोध वैज्ञानिक रॉबर्ट पेन्ना ने कहा, "नए सिमुलेशन के परिणाम पुराने, उन लोगों से अलग नहीं हैं ... जो कुछ अर्थों में, आश्वस्त हैं,"। , जर्नल फिजिकल रिव्यू लेटर्स में एक संबंधित "दृष्टिकोण" लेख में लिखा गया है।
"हालांकि, Parfrey एट अल। कुछ दिलचस्प और उपन्यास व्यवहार को उजागर करें," पेन्ना ने कहा। "उदाहरण के लिए, वे कणों की एक बड़ी आबादी पाते हैं जिनके सापेक्ष ऊर्जाएं नकारात्मक होती हैं, जैसा कि ब्लैक होल से दूर एक पर्यवेक्षक द्वारा मापा जाता है। जब ये कण ब्लैक होल में गिरते हैं, तो ब्लैक होल की कुल ऊर्जा कम हो जाती है।"
हालांकि, एक आश्चर्य था। पेन्फ्रे के सिमुलेशन से पता चलता है कि ब्लैक होल में बहने वाले इन नकारात्मक-ऊर्जा कणों में बहुत सारे हैं "जो कि वे छेद में गिरने से जो ऊर्जा निकालते हैं, वह चुंबकीय क्षेत्र की विंडिंग द्वारा निकाली गई ऊर्जा के बराबर है," पेन्ना ने कहा। "इस भविष्यवाणी की पुष्टि करने के लिए अनुवर्ती कार्य की आवश्यकता है, लेकिन यदि नकारात्मक-ऊर्जा कणों का प्रभाव दावे के अनुसार मजबूत है, तो यह ब्लैक होल जेट्स से विकिरण स्पेक्ट्रा के लिए उम्मीदों को बदल सकता है।"
परफ्रे और उनकी टीम ने नए इवेंट होराइजन टेलीस्कोप जैसी वेधशालाओं के अवलोकन प्रमाणों के साथ सिमुलेशन की तुलना करके अपने मॉडलों को और बेहतर बनाने की योजना बनाई है, जिसका उद्देश्य एक ब्लैक होल की पहली तस्वीरों को कैप्चर करना है। LBNL के अधिकारियों ने कहा, "वे ब्लैक होल की घटना क्षितिज के चारों ओर घूमने वाले पदार्थ के प्रवाह को शामिल करने के लिए सिमुलेशन के दायरे को व्यापक बनाने की भी योजना बनाते हैं," LBNL के अधिकारियों ने कहा।
"हम पूरी समस्या के अधिक सुसंगत चित्र प्रदान करने की उम्मीद करते हैं," परफ्रे ने कहा।
अध्ययन बुधवार (23 जनवरी) को भौतिक समीक्षा पत्रों में प्रकाशित किया गया था।
