کهکشان ها در طول عمر خود ممکن است دچار ترکيب با کهکشاني ديگر شوند.از آنجا که کهکشان ها از ستاره هاي فراواني تشکيل شده اند ، شبيه سازي ترکيب دو کهکشان ،حتي با ابر رايانه ها ، کاري بسيار دشوار است.گروهي بين المللي از محققين با استفاده از برنامه ها و سخت افزار جديد و پيشرفته ي رايانه هاي خود ،برخورد دو کهکشان که از طريق پلي از ماده به هم متصلند را شبيه سازي کرده اند بر اساس نتايج به دست آمده از شبيه سازي هاي اين ابررايانه ي بسيار پيشرفته ،بر اثر برخورد کهکشان ها و سياهچاله هاي بسيار پر جرم با يکديگر ،گردابي عظيم از ماده به وجود مي آيد که توسط تمام اتم ها و مولکول هاي اطراف آن تغذيه مي شود.
"استليوس کازانتزيديس" (Stelios Kazantzidis) يکي از اعضاي موسسه فيزيک کيهاني در دانشگاه "کاولي" (Kavli) شيکاگو مي گويد:"ما دريافتيم که وجود گاز نقش مهمي در ادامه ي تحول کهکشان ها و سياهچاله هاي پرجرم دارد." او و همکارانش يافته هاي خود را در ماه فوريه در يکي از منابع اينترنتي مقالات اخترفيزيکي ،astro-ph، منتشر کردند.
شبيه سازي ابر رايانه پيشرفته از تعامل گرانشي بين دو کهکشان در حال برخورد "لوسيو ماير" (Lucio Mayer) يکي از محققين اين پروژه مي گويد:"اين شبيه سازي به تازگي و با استفاده از قدرت فوق العاده ي ابر رايانه ي ما ممکن شده است.همراه شدن پيشرفت هاي سخت افزاري و نرم افزاري اين ابر رايانه ما را قادر ساخت تا شبيه سازي را که انجام آن در ۴ يا ۵ سال پيش ، چندين سال زمان لازم داشت در مدتي در حدود چند ماه انجام دهيم."
اين يافته ها مي توانند خبر بسيار خوبي براي مسئولين ناسا باشد که در تلاشند تا سفينه ي "ليزا" (LISA:Laser Interferometer Space Antenna) را در سال ۲۰۱۵ به فضا پرتاب کنند.هدف اصلي اين سفينه جستجوي جهان و کيهان اوليه به دنبال امواج گرانشي است.وجود اين امواج که تا به حال مستقيما تشخيص داده نشده اند، در نظريه نسبيت عام اينشتين پيش بيني شده است.
کازانتزيديس مي گويد:"در جهان اوليه ،گاز ها بيشتر جرم کهکشان ها را تشکيل مي دادند اما با گذشت زمان اين گاز ها تبديل به ستاره ها شدند.از آنجا که گاز ها حجم بيشتري را نسبت به ماده چگال ستارگان اشغال مي کنند ،طبيعتا در آن زمان برخورد بين کهکشان ها و سياهچاله هاي عظيم نيز متداول تر بوده است.اين موضوع براي سفينه ي LISA از آن جهت داراي اهميت است که مهم ترين منبع امواج گرانشي در کيهان اوليه ،سياهچاله هاي غول پيکر در حال ترکيب هستند."
بسياري از کهکشان ها ،از جمله کهکشان راه شيري که خورشيد در آن قرار دارد ،سياهچاله هاي غول پيکري را در مرکز خود جاي داده اند.اين سياهچاله ها آن قدر پرجرم اند و چنان ميدان گرانشي قوي در اطراف خود ايجاد مي کنند که هيچ چيز ، حتي نور، نمي تواند از دام نيروي گرانشي آن فرار کند.
در حال حاضر ،کهکشان راه شيري در حال حرکت در فضاست.اما اين کهکشان روزي با همسايه ي خود يعني کهکشان آندرومدا برخورد خواهد کرد.با اين حال ،راه شيري،مدل بسيار مناسبي براي شبيه سازي برخورد سياهچاله هاي غول پيکر است.
گروه کازانتزيديس ،ترکيب و برخورد ۲۵ جفت کهکشان را شبيه سازي کردند تا عوامل مهم و اساسي در برخورد سياهچاله هاي پرجرم را بيابند.
براي وقوع اين ترکيب ها ،ابتدا کهکشان هاي اصلي بايد با يکديگر ترکيب شوند.دو کهکشان که از نظر گازي غني نيستند ، ممکن است با يکديگر ترکيب نشوند.اما اين بستگي به ساختار دو کهکشان دارد.اما هنگامي که در شبيه سازي ها ، دو کهکشان غني از گاز با يکديگر ترکيب مي شوند ،سياهچاله هاي غول پيکر آنها نيز به دنبال آنها با يکديگر ترکيب مي شوند.
هنگامي که دو کهکشان با هم ترکيب مي شوند ، گاز درون آنها انرژي خود را از دست مي دهد و به سمت هسته ي اين کهکشان ها سرازير مي شود.اين جريان ، چگالي و پايداري هسته هاي کهکشان ها را بيشتر مي کند.هنگامي که اين هسته ها با هم برخورد مي کنند ،سياهچاله هاي پر جرم مرکز آنها نيز با يکديگر ترکيب مي شوند.اگر هسته ها از هم گسيخته و ناپايدار باشند ،سياهچاله ها با هم ترکيب نمي شوند.
محاسبات ابر رايانه اي هر شبيه سازي ، در حدود يک ماه زمان برده است که اين محاسبات توسط ابر رايانه هايي در دانشگاه زوريخ در سوئيس ،موسسه اخترفيزيک نظري کانادا و مرکز ابررايانه اي پيتزبورگ انجام شده است.اين شبيه سازي ها از طريق دنبال کردن پديده هاي فيزيکي در مقياس هاي متفاوت فضايي و زماني انجام گرفته است.ماير مي گويد:"رايانه اين قدرت را دارد که هنگامي که در شبيه سازي ها در منطقه اي پديده هاي بيشتر و يا سريعتري اتفاق مي افتد ،بر روي آن منطقه تمرکز کند."
هنگامي که کهکشان ها با هم برخورد مي کنند ،ميليارد ها ستاره ي درون آنها از فاصله ي نسبتا دوري از کنار هم عبور مي کنند اما ميدان هاي گرانشي اين ستاره ها بر يکديگر اثر مي گذارند.اين پديده باعث مي شود تا به هر کدام از کهکشان ها نوعي "ترمز کيهاني" وارد شود.به اين معنا که دو کهکشان پس از برخورد با يکديگر از هم جدا شده اما به دليل وجود "ترمز کيهاني" دوباره به سمت هم بازگشته و دوباره برخورد مي کنند.اين اتفاق بارها رخ مي دهد و در طي آن ،کهکشان ها سرعت و انرژي خود را از دست مي دهند.
کازانتزيديس مي گويد:" آنها آنقدر به هم نزديک نزديک و نزديک تر مي شوند تا نهايتا با هم ترکيب مي شوند." شبيه سازي ها اثراتي را پيش بيني کرده اند که منجمين در هنگام مشاهده ي کهکشان هاي برخوردي متوجه آنها شده اند.قابل توجه ترين آنها تشکيل دم هاي جذر و مدي و همچنين ردي از ستارگان و گاز است که توسط نيرو هاي جذر و مدي بسيار قوي از داخل کهکشان هاي در حال ترکيب به بيرون پرتاب شده اند.
در مقياس کوچک تر ،منجمين متوجه شده اند که کهکشان هاي در حال برخورد ،هسته هاي نوراني تري دارند و ستارگان بيشتري در درون آن در حال شکل گيري هستند.اين دو، نشان دهنده ي فعاليت بيشتر هسته اي در درون اين کهکشان ها هستند.
با وجود موفقيت شبيه سازي ها ،کازانتزيديس و گروه او با هدف پيشرفت و ارتقاي دقت نتايج ،هنوز در حال کار بر روي اين پروژه هستند.او مي گويد:"بالا بردن دقت محاسبات همواره براي ما بزرگ ترين مسئله است."
© Nojum Magazine
شبيه سازي ترکيب دو کهکشان
-
پريسا عظيمايي
محل اقامت: mashhad
عضویت : جمعه ۱۳۸۵/۹/۲۴ - ۱۲:۰۹
پست: 23-
سپاس: 2
تماس:
-
پريسا عظيمايي
محل اقامت: mashhad
عضویت : جمعه ۱۳۸۵/۹/۲۴ - ۱۲:۰۹
پست: 23-
سپاس: 2
تماس:
-
black hole
محل اقامت: اصفهان
عضویت : شنبه ۱۳۸۵/۲/۲۳ - ۱۵:۱۶
پست: 127-
سپاس: 8
تماس:
