भौतिकविदों द्वारा बनाए गए रिंगिंग ब्लैक होल का नया मॉडल

वाशिंगटन (एएनआई): जब दो ब्लैक होल एक दूसरे से टकराकर एक नया बड़ा ब्लैक होल बनाते हैं, तो वे हिंसक रूप से उनके चारों ओर स्पेसटाइम घूमते हैं, जिससे सभी दिशाओं में गुरुत्वाकर्षण तरंगें बाहर की ओर तरंगें भेजती हैं।

ब्लैक होल टक्करों के पिछले अध्ययनों ने गुरुत्वाकर्षण तरंगों के व्यवहार को रेखीय गणित के रूप में जाना जाता है, जिसका अर्थ है कि बाहर की ओर तरंगित होने वाली गुरुत्वाकर्षण तरंगें एक-दूसरे को प्रभावित नहीं करती हैं, या परस्पर क्रिया नहीं करती हैं। अब, एक नए विश्लेषण ने समान टक्करों को अधिक विस्तार से प्रतिरूपित किया है और तथाकथित अरैखिक प्रभावों का खुलासा किया है।

कॉर्नेल विश्वविद्यालय में एक संयुक्त नियुक्ति के साथ कैल्टेक में सैद्धांतिक खगोल भौतिकी के रॉबिन्सन प्रोफेसर शाऊल टेउकोल्स्की (पीएचडी '74) के साथ काम करने वाले कैलटेक स्नातक छात्र कीफ मिटमैन कहते हैं, "नॉनलाइनियर प्रभाव तब होता है जब समुद्र तट पर लहरें उठती हैं और दुर्घटनाग्रस्त हो जाती हैं।" "लहरें आपस में चलने के बजाय एक-दूसरे से संपर्क करती हैं और एक-दूसरे को प्रभावित करती हैं। ब्लैक होल विलय के रूप में हिंसक कुछ के साथ, हमने इन प्रभावों की अपेक्षा की थी लेकिन अब तक उन्हें अपने मॉडल में नहीं देखा था। हमारे सिमुलेशन से तरंगों को निकालने के नए तरीके हैं गैर-रैखिकताओं को देखना संभव बना दिया।"

जर्नल फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित शोध, कैल्टेक, कोलंबिया विश्वविद्यालय, मिसिसिपी विश्वविद्यालय, कॉर्नेल विश्वविद्यालय और मैक्स प्लैंक इंस्टीट्यूट फॉर ग्रेविटेशनल फिजिक्स के शोधकर्ताओं की एक टीम से आता है।

भविष्य में, नए मॉडल का उपयोग वास्तविक ब्लैक होल टकरावों के बारे में अधिक जानने के लिए किया जा सकता है, जिसे एलआईजीओ (लेजर इंटरफेरोमीटर ग्रेविटेशनल-वेव ऑब्जर्वेटरी) द्वारा नियमित रूप से देखा गया है, जब से इसने 2015 में गुरुत्वाकर्षण तरंगों की पहली प्रत्यक्ष पहचान के साथ इतिहास बनाया था। अंतरिक्ष। LIGO इस साल बाद में अपग्रेड का एक सेट प्राप्त करने के बाद वापस चालू हो जाएगा जो डिटेक्टरों को पहले की तुलना में गुरुत्वाकर्षण तरंगों के प्रति अधिक संवेदनशील बना देगा।

मिटमैन और उनके सहयोगी एक टीम का हिस्सा हैं जिसे सिमुलेटिंग एक्सट्रीम स्पेसटाइम्स सहयोग या एसएक्सएस कहा जाता है। नोबेल पुरस्कार विजेता किप थॉर्न (बीएस '62) के सहयोग से टेउकोल्स्की द्वारा स्थापित, कैलटेक में सैद्धांतिक भौतिकी, एमेरिटस के रिचर्ड पी। फेनमैन प्रोफेसर, एसएक्सएस परियोजना ब्लैक होल विलय का अनुकरण करने के लिए सुपर कंप्यूटर का उपयोग करती है। सुपरकंप्यूटर मॉडल करते हैं कि ब्लैक होल कैसे विकसित होते हैं क्योंकि वे एक साथ सर्पिल होते हैं और अल्बर्ट आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत के समीकरणों का उपयोग करके विलय करते हैं। वास्तव में, ट्युकोल्स्की यह समझने वाले पहले व्यक्ति थे कि ब्लैक होल टक्कर के "रिंगडाउन" चरण को मॉडल करने के लिए इन सापेक्षता समीकरणों का उपयोग कैसे किया जाए, जो दो बड़े पिंडों के विलय के ठीक बाद होता है।

टेउकोल्स्की कहते हैं, "पूरे सिग्नल की सटीक गणना करने के लिए सुपरकंप्यूटर की आवश्यकता होती है: दो परिक्रमा करने वाले ब्लैक होल के प्रेरक, उनका विलय, और एक एकल अवशेष अवशेष ब्लैक होल में बसना।" "सेटलिंग डाउन चरण का रैखिक उपचार कुछ समय पहले किप के तहत मेरी पीएचडी थीसिस का विषय था। इस चरण के नए गैर-रैखिक उपचार से तरंगों के अधिक सटीक मॉडलिंग की अनुमति मिलेगी और अंततः सामान्य सापेक्षता के नए परीक्षणों की अनुमति मिलेगी, वास्तव में , ब्लैक होल के लिए गुरुत्वाकर्षण का सही सिद्धांत।"

SXS सिमुलेशन ने अब तक LIGO द्वारा खोजे गए लगभग 100 ब्लैक होल स्मैशअप की पहचान करने और उन्हें चिह्नित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है। यह नया अध्ययन पहली बार दर्शाता है कि टीम ने रिंगडाउन चरण के सिमुलेशन में गैर-रैखिक प्रभावों की पहचान की है।

"कल्पना कीजिए कि एक ट्रैम्पोलिन पर दो लोग हैं," मिटमैन कहते हैं। "यदि वे धीरे से कूदते हैं, तो उन्हें दूसरे व्यक्ति को इतना प्रभावित नहीं करना चाहिए। ऐसा तब होता है जब हम कहते हैं कि एक सिद्धांत रैखिक है। लेकिन यदि एक व्यक्ति अधिक ऊर्जा के साथ उछलना शुरू कर देता है, तो ट्रैम्पोलिन विकृत हो जाएगा, और दूसरा व्यक्ति शुरू हो जाएगा।" उनके प्रभाव को महसूस करने के लिए। नॉनलाइनियर से हमारा यही मतलब है: ट्रैम्पोलिन पर दो लोग दूसरे व्यक्ति की उपस्थिति और प्रभाव के कारण नए दोलनों का अनुभव करते हैं।

गुरुत्वाकर्षण के संदर्भ में, इसका मतलब है कि सिमुलेशन नए प्रकार की तरंगें उत्पन्न करते हैं। "यदि आप बड़ी तरंगों के नीचे गहराई से खुदाई करते हैं, तो आपको एक अद्वितीय आवृत्ति के साथ एक अतिरिक्त नई लहर मिलेगी," मिटमैन कहते हैं।

बड़ी तस्वीर में, ये नए सिमुलेशन शोधकर्ताओं को एलआईजीओ द्वारा देखे गए भविष्य के ब्लैक होल टकरावों को बेहतर ढंग से चित्रित करने और आइंस्टीन के सापेक्षता के सामान्य सिद्धांत का बेहतर परीक्षण करने में मदद करेंगे।

कोलंबिया विश्वविद्यालय के सह-लेखक मकारेना लागोस कहते हैं, "गुरुत्वाकर्षण-तरंग खोज के अगले चरण के लिए हमें तैयार करने में यह एक बड़ा कदम है, जो ब्रह्मांड के सुदूर क्षेत्रों में होने वाली इन अविश्वसनीय घटनाओं में गुरुत्वाकर्षण की हमारी समझ को गहरा करेगा। " (एएनआई)