एथन से पूछें: ब्लैक होल जेट्स कॉस्मिक बबल में कैसे बदलते हैं?

कणों को प्रकाश के करीब गति देने के लिए, आपको ऊर्जा के एक शक्तिशाली स्रोत की आवश्यकता होती है। अंतरिक्ष में, तारे कणों को काफी उच्च ऊर्जा तक गति प्रदान कर सकते हैं, और सुपरनोवा विस्फोट भी मजबूत चमक पैदा कर सकते हैं। उच्च-ऊर्जा कणों का सबसे मजबूत स्थायी स्रोत सबसे बड़ी आकाशगंगाओं के केंद्र में पाए जाने वाले सुपरमैसिव ब्लैक होल हैं। लेकिन पाठक, यूनिवर्स के सबसे बड़े पैमाने पर संरचनाओं पर विचार कर रहे थे, कुछ समझ नहीं पा रहे थे:

मुझे वास्तव में इल्लुस्ट्रिस सिमुलेशन [आकाशगंगाओं के गठन का कंप्यूटर ब्रह्माण्ड संबंधी अनुकरण] से वीडियो बहुत पसंद आया, इतना कि मैंने इसके विवरण को खोदा। और वह आश्चर्यचकित था: "जो विस्फोट होने लगते हैं, वे वास्तव में सुपरमैसिव ब्लैक होल से आते हैं, जो विशाल बुलबुले को काटते हुए अंतरिक्ष अंतरिक्ष में सामग्री की धाराएं भेजते हैं।" यह मेरे लिए समझ से बाहर है, क्योंकि मैंने सोचा था कि सामग्री की ये धाराएँ एक धुरी की दिशा में उड़ती हैं, और गोले नहीं खींचती हैं।

यदि आप में से किसी ने इसे नहीं देखा है, तो यहां इल्लुस्ट्रिस परियोजना से एक सिमुलेशन है, जो बड़े पैमाने पर संरचनाओं, अंधेरे पदार्थ, गैस और साधारण पदार्थ के विकास को दर्शाता है, जो ब्रह्मांड के विकास के शुरुआती चरणों से लेकर आज तक है।



वीडियो में, लगभग 1:08 से, और विशेष रूप से 1:25 से, जब गैस के बगल में अंधेरा पदार्थ दिखाई देता है, तो ब्रह्मांड के बड़े पैमाने पर संरचना के सबसे बड़े नोड्स में विस्फोट ध्यान देने योग्य होते हैं। वे सुपरनोवा विस्फोटों के लिए गलत हो सकते हैं, लेकिन वास्तव में ऐसे विस्फोट बहुत बार होते हैं - सिमुलेशन के प्रत्येक फ्रेम के लिए कई बार हजारों टन। हम डार्क मैटर को भी नहीं देख सकते हैं, लेकिन सिमुलेशन यह दिखाता है कि गुरुत्वाकर्षण घटना को समझने वाली घटना को समझने में हमारी मदद करता है। और अगर आप रुचि रखते हैं कि गुरुत्वाकर्षण प्रभाव संरचनाओं के गठन और सामान्य पदार्थ के प्रभावों से कैसे भिन्न होता है - जो कि ज्यादातर गैस के रूप में होता है - सिमुलेशन यह प्रदर्शित कर सकता है।



जबकि डार्क मैटर इन सरल फिल्फ़ॉर्म संरचनाओं को बनाता है, जो केवल गुरुत्वाकर्षण आकर्षण और ब्रह्मांड के विस्तार द्वारा नियंत्रित होता है, सामान्य पदार्थ की भौतिकी - प्रोटॉन, न्यूट्रॉन और इलेक्ट्रॉनों से गैस - बहुत अधिक जटिल है। गैस न केवल गांठों में इकट्ठा होती है, इससे तारों, आकाशगंगाओं और आकाशगंगाओं के समूह बनाने की अनुमति मिलती है, यह विद्युत चुम्बकीय बलों के एक पूरे सेट के लिए भी संवेदनशील है। इसका मतलब यह है कि छोटे पैमानों पर यह डार्क मैटर की तुलना में अधिक मजबूत होता है, और बड़े अंतरजाल और इंटर-माइक्रोस्कोपिक तराजू पर इसे अधिक फैलाया जाता है, क्योंकि गैस (और प्लाज्मा के रूप में आयनित गैस) भारी गति को गति दे सकती है।



चार-पैनल वीडियो सितारों और दृश्य प्रकाश को दिखाता है जो कि ऊपरी बाएं पैनल में 33 मिलियन प्रकाश वर्ष के क्षेत्र में उत्पन्न होना चाहिए, ऊपरी दाएं में गैस घनत्व, और सबसे महत्वपूर्ण बात - निचले बाएं पैनल में गैस का तापमान। ध्यान दें कि उन समान गोलाकार विस्फोटों के स्थानों में गैस का तापमान कैसे बढ़ जाता है, जो मुख्य रूप से सुपरमैसिव ब्लैक होल के कारण दिखाई देते हैं। गैस हीटिंग और प्रतिक्रिया के अन्य महत्वपूर्ण तंत्र हैं, लेकिन विशेष रूप से ये विशेषताएं सुपरमैसिव ब्लैक होल के विस्फोटों के कारण होती हैं, जो लाखों से सैकड़ों लाखों वर्षों तक चलती हैं।


गैलेक्सी सेंटॉरी ए, दृश्यमान प्रकाश, अवरक्त और एक्स-रे विकिरण की एक रचना

लेकिन मैं समझता हूं कि आप इस वार्मिंग की उम्मीद क्यों करते हैं कि यह बंडल्ड फ्लो का रूप ले सकता है, क्योंकि यह वही है जो हम देख रहे हैं, उदाहरण के लिए, सेंटोरस ए गैलेक्सी के दिल में सुपरमैसिव ब्लैक होल को देखते हुए, या विशाल अण्डाकार आकाशगंगा मेसियर 87 में, नीचे।


गैलेक्सी M87 और 5000 प्रकाश-वर्षों का अत्यधिक समतल प्रवाह

तो, अगर इन प्रवाह में पदार्थ इस तरह के अत्यधिक केंद्रित रैखिक बीम द्वारा त्वरित होता है, तो गैस को ऐसे स्पष्ट रूप से गोलाकार तरीके से गर्म और विस्तारित क्यों किया जाता है? इस प्रश्न का उत्तर देने के लिए, मैं आपसे उस चीज़ के बारे में सोचने के लिए कहूँगा जिसे आप आमतौर पर याद नहीं करते हैं: यह कि जो ब्रह्मांड हम देखते हैं वह वास्तविक के साथ मेल नहीं खाता है। उदाहरण के लिए, यहाँ एक ही आकाशगंगा, M87 और उसके जेट की तस्वीर दिखाई देती है, जो दृश्य और पराबैंगनी पर्वतमाला में हबल टेलीस्कोप द्वारा प्राप्त छवि के बजाय चंद्र टेलीस्कोप (नीला) द्वारा रेडियो तरंगों में और VLT दूरबीन (लाल) द्वारा एक्स-रे रेंज में दिखाई देती है।



और ये कोई जेट नहीं हैं, हैं? वे गोलाकार नहीं हैं, लेकिन वे निश्चित रूप से एक पंक्ति में विस्तारित नहीं हैं। इसके दो कारण हैं:
1. गैस और साधारण पदार्थ लगातार बड़ी आकाशगंगाओं और सभी बड़े पैमाने पर संरचनाओं द्वारा आकर्षित होते हैं, और उनमें से ज्यादातर शांति से इस जेट से गुजरते हैं।
2. यहां तक ​​कि अगर आकाशगंगा नहीं चलती है, तो उसके बाहरी हिस्से में गैस घूमती है और असामान्य हलचल करती है, जिससे उसका समान वितरण होता है।

यहां तक ​​कि हमारा मिल्की वे, इसके शांत और छोटे सुपरमासिव ब्लैक होल के साथ, फर्मी टेलीस्कोप द्वारा पता चला उच्च ऊर्जा विकिरण की दो विशाल पंखुड़ियों को दर्शाता है।



सक्रिय अनुसंधान, बड़ी संख्या में स्रोतों के विकिरण का अध्ययन, इलस्ट्रिस परियोजना सहित डिजिटल सिमुलेशन के उपयोग के लिए न केवल बहुत धन्यवाद आया है, बल्कि उनकी उपस्थिति से पहले के वर्षों में भी। इलस्ट्रिस सिमुलेशन में उन विस्फोटों में, आप दृश्यमान प्रकाश को नहीं देख रहे हैं, लेकिन गैस का तापमान, और जो कुछ भी हो रहा है वह ब्लैक होल की प्रतिक्रिया के कारण है। यह एक अनुस्मारक के रूप में कार्य करना चाहिए कि जब हम ब्रह्मांड में देखते हैं, दोनों वेधशालाओं के माध्यम से और सिमुलेशन के माध्यम से, इसमें बहुत अधिक घटनाएं घटती हैं, क्योंकि सितारों की रोशनी हमारी आंखों तक पहुंचती है।



हालांकि दृश्यमान प्रकाश केवल जेट के एक संकीर्ण खंड द्वारा उत्सर्जित किया जा सकता है, इसके आसपास की गैस की विशिष्ट गति, गर्मी हस्तांतरण के सरलतम भौतिक प्रभावों के साथ मिलकर, सब कुछ करता है ताकि ऊर्जा गैस पूरे अंतरिक्ष में वितरित हो जाए, और न केवल सीधी रेखाओं के साथ। यह याद रखना महत्वपूर्ण है कि आपके द्वारा देखे जाने वाले विस्फोट प्रकाश या पदार्थ नहीं दिख रहे हैं; ये गैस के तापमान के चित्र हैं, और यह ये विस्फोट हैं जो सक्रिय ब्लैक होल के आसपास होते हैं!