Penyelidik dari Northwestern University telah menjalankan simulasi 3D resolusi tinggi yang mendedahkan bagaimana lubang hitam berputar mengoyakkan ruang masa di sekeliling, mengakibatkan kemusnahan cakera gas yang ganas yang dikenali sebagai cakera pertambahan. Fenomena ini mempunyai kesan yang ketara terhadap tingkah laku beberapa objek paling terang di langit malam, seperti quasar.
Dalam simulasi, para penyelidik mendapati bahawa cincin dalaman cakera pertambahan pertama kali dimakan oleh lubang hitam, meninggalkan jurang. Serpihan dari subcakera luar kemudian tumpah ke dalam celah, mengisinya semula, dan proses berulang. Anehnya, kitaran makan-isi-makan-makan ini berlaku dalam beberapa bulan, jauh lebih cepat daripada yang difikirkan sebelum ini.
Penemuan ini membantu menjelaskan variasi drastik yang diperhatikan dalam quasar, yang dipercayai terhasil daripada interaksi antara lubang hitam dan cakera pertambahan berisi gas mereka. Teori cakera pertambahan klasik mengalami kesukaran untuk menerangkan perubahan pantas yang diperhatikan dalam quasar, tetapi simulasi memberikan penjelasan yang berpotensi. Pencerahan dan keredupan quasar adalah konsisten dengan pemusnahan bahagian dalam cakera pertambahan.
Sehingga kini, penyelidik telah mengandaikan bahawa cakera pertambahan adalah teratur dan sejajar dengan putaran lubang hitam. Walau bagaimanapun, simulasi mencadangkan bahawa cakera ini sebenarnya lebih bergelora dan tidak kemas. Dinamik gas, medan magnet, dan relativiti am memainkan peranan penting dalam kelakuan cakera pertambahan.
Simulasi menunjukkan bahawa kesan seret bingkai lubang hitam berputar menyebabkan keseluruhan cakera bergoyang, sama seperti giroskop. Ini meledingkan cakera, membawa kepada perlanggaran antara zarah gas dan penciptaan kejutan terang yang mendorong bahan ke arah lubang hitam. Akhirnya, kawasan paling dalam cakera pecah daripada yang lain, menghasilkan evolusi bebas subcakera.
Kawasan koyak, tempat subcakera dalam dan luar terputus, adalah tempat kegilaan penyusuan bermula. Putaran lubang hitam bersaing dengan geseran dan tekanan dalam cakera, mengakibatkan cakera dalam dan luar berlanggar. Cakera luar mencukur lapisan cakera dalam, menolaknya ke dalam. Graviti lubang hitam kemudian menarik gas dari kawasan luar untuk mengisi semula kawasan dalam.
Pemahaman baharu tentang dinamik cakera pertambahan dan lubang hitam ini memberi penerangan tentang gelagat quasar, terutamanya quasar yang berubah rupa yang kelihatan dihidupkan dan dimatikan dalam tempoh masa yang singkat. Kitaran makan-isi semula-makan pantas yang diperhatikan dalam simulasi sejajar dengan perubahan yang lebih pantas yang dilihat dalam quasar ini.
Penyelidikan lanjut tentang kelakuan kompleks lubang hitam dan cakera pertambahan mereka akan membantu ahli astronomi lebih memahami objek dan fenomena alam semesta yang paling ekstrem.
Sumber:
- Universiti Northwestern
– Kajian yang diketuai oleh Nick Kaaz, Northwestern University