קרדיט תמונה: פן סטייט
מדענים בפן סטייט הגיעו לאבן דרך חדשה במאמץ לדגמן שני חורים שחורים מקיפים, אירוע שצפוי להוליץ גלי כבידה חזקים. "גילינו דרך לעצב באופן מספרי, לראשונה, מסלול אחד של שני חורים שחורים מעוררי השראה," אומר ברנד ברוגמן, פרופסור חבר לפיזיקה וחוקר במכון לפן ופיזיקה של גרביטציה של פן סטייט. המחקר של ברוימן הוא חלק ממאמץ עולמי לתפוס את גל הכובד הראשון בפעולת ההתגלגלות על כדור הארץ.
מאמר המתאר הדמיות אלה יפורסם בגיליון 28 במאי 2004 של כתב העת Physical Review Letters. העיתון נכתב על ידי ברוגמן ושני חוקרי פוסט-דוקטורט בקבוצתו בפן סטייט, נינה ג'נסן וולפגנג טיכי.
חורים שחורים מתוארים על ידי תיאוריית היחסות הכללית של איינשטיין, הנותנת תיאור מדויק ביותר של האינטראקציה הכבידה. עם זאת, המשוואות של איינשטיין מסובכות וקשה לפתור אפילו באופן מספרי. יתר על כן, חורים שחורים מהווים בעיות משלהם. בתוך כל חור שחור אורב מה שמכונה ייחודיות בחלל. כל חפץ שיתקרב יתר על המידה יימשך למרכז החור השחור ללא שום סיכוי לברוח שוב, והוא יחווה כוחות כבידה אדירים שמקרעים אותו זה מזה.
"כשאנחנו מדגמים את התנאים הקיצוניים הללו במחשב, אנו מגלים שהחורים השחורים רוצים לטרוף ולפרק את הרשת המספרית של הנקודות בהן אנו משתמשים כדי להתקרב לחורים השחורים," אומר ברוגמן. "חור שחור אחד כבר קשה למודל, אבל שני חורים שחורים בשלבים האחרונים של ההשראה שלהם קשים בהרבה בגלל הדינמיקה הלא ליניארית ביותר של התיאוריה של איינשטיין." הדמיות ממוחשבות של קבצי בינארי של חור שחור נוטות להיות בלתי יציבות ולהתרסק לאחר זמן מוגדר, שבעבר היה קצר משמעותית מהזמן הנדרש למסלול אחד.
"הטכניקה שפיתחנו מבוססת על רשת שזזה יחד עם החורים השחורים, ממזערת את תנועתם ועיוותם, וקונה לנו מספיק זמן כדי שהם יוכלו להשלים מסלול מסתובב אחד סביב השני לפני הדמיית המחשב מתרסקת", אומר ברוגמן. הוא מציע אנלוגיה להמחשת אסטרטגיית "הרשת המשותפת": "אם אתה עומד מחוץ לקרוסלה ואתה רוצה לראות אדם אחד, אתה צריך להמשיך להזיז את הראש כדי להמשיך לצפות בו כשהוא מסתובב. אבל אם אתה עומד על הקרוסלה, אתה צריך להסתכל בכיוון אחד בלבד מכיוון שהאדם הזה כבר לא נע ביחס אליך, למרות ששניכם מסתובבים במעגלים. "
הקמת רשת המעבירה יחד היא חידוש חשוב בעבודתו של ברוימן. אף כי אינו רעיון חדש לפיזיקאים, זהו אתגר לגרום לו לעבוד עם שני חורים שחורים. החוקרים הוסיפו גם מנגנון משוב שיבצע התאמות באופן דינמי עם התפתחות החורים השחורים. התוצאה היא סכמה מורחבת שעובדת למעשה על שני חורים שחורים בערך מסלול אחד של התנועה הספירלית.
"בעוד שמודל של אינטראקציות עם חור שחור וגלי כבידה הוא פרויקט קשה מאוד, התוצאה של פרופסור ברוימן נותנת מבט טוב כיצד אנו יכולים סוף סוף להצליח במאמץ ההדמיה הזה," אומר ריצ'רד מצנר, פרופסור מאוניברסיטת טקסס באוסטין והחוקר הראשי של הברית הבינלאומית לשעבר של השחור הגדול חור האתגר הגדול של הקרן הלאומית למדע, שהניחה חלק גדול מהקרקע לתורת היחסות המספרית בשנות ה -90.
אבהיי אשטקר, פרופסור Eberly לפיזיקה ומנהל המכון לפיזיקה כבידה וגיאומטריה, מוסיף, "ההדמיה האחרונה של הקבוצה של פרופסור ברוימן היא נקודת ציון מכיוון שהיא פותחת את הדלת לביצוע ניתוח מספרי של מגוון התנגשויות חור שחור שנמצאות בין האירועים המעניינים ביותר לאסטרונומיה של גל הכבידה. "
מחקר זה מומן על ידי מענקים של הקרן הלאומית למדע, כולל אחת למרכז הגבול לפיזיקה של גל הכבידה שהוקמה על ידי הקרן הלאומית למדע במכון פן סטייט לפיזיקה וכבידה של הכבידה.
המקור המקורי: מהדורת חדשות פן סטייט
