- Басты бет
- 91ý NEWS LETTERS
- Кеңістік-уақыттың деформациясын зерттеу: Қазақстандық ғалымдардың қара құрдымдар табиғатын зерделеудегі жаңа қадамы
Кеңістік-уақыттың деформациясын зерттеу: Қазақстандық ғалымдардың қара құрдымдар табиғатын зерделеудегі жаңа қадамы
Әл-Фараби атындағы Қазақ ұлттық университетінде (ҚазҰУ) заманауи астрофизиканың іргелі мәселелерін шешуге бағытталған «Көп толқынды жоғары ажыратылымды бақылаулар арқылы q-метрикасын зерттеу» атты ауқымды ғылыми жоба іске асырыла бастады. Бұл зерттеудің басты мақсаты — деформацияланған жинақы нысандардың теориялық моделі болып табылатын q-метрикасын әлемдік деңгейдегі ең соңғы бақылау деректері арқылы тексеру.
Жоба аясында «Оқиғалар көжиегі телескобы» (Event Horizon Telescope – EHT) және Еуропалық Оңтүстік Обсерваториясының (ESO) GRAVITY құралынан алынған жоғары дәлдіктегі мәліметтер пайдаланылады. Бұл зерттеу жалпы салыстырмалылық теориясының күшті гравитациялық өрістер жағдайындағы болжамдарын сынауға және қара құрдымдардың айналасындағы кеңістік-уақыттың ықтимал деформацияларын түсінуге бағытталған.
Зерттеу жұмысының негізгі өзегі — біздің Галактикамыздың орталығындағы Sgr A* және M87* сияқты алып қара құрдымдардың маңындағы физикалық процестерді көп толқынды деңгейде зерделеу. Ғалымдар қара құрдымның «көлеңкесін» және оның гравитациялық радиусының маңындағы материяның орбиталық динамикасын зерттеуге басымдық береді. Бұл нысандардың сипаттамаларын егжей-тегжейлі талдау теориялық модельдердің нақтылығын арттырып, кеңістік-уақыт геометриясы туралы білімімізді тереңдете түседі. Жоба теориялық модельдеу мен соңғы жылдары ғана қолжетімді болған өте жоғары ажыратылымды телескоптардың бақылау мәліметтерін біріктіретін заманауи әдістерге негізделген.
Жобаның үш жылдық жоспары (2025–2027) аясында бірнеше маңызды ғылыми нәтижелер күтілуде. Алғашқы жылы EHT деректерін талдау арқылы фотондық сақина, қара құрдымның көлеңкесі және M87 мен Sgr A* нысандарының айналасындағы жарық аймақтарды интерпретациялау негізінде q-метрикасына алғашқы шектеулер қойылады. Екінші жылы GRAVITY құралының көмегімен алынған инфрақызыл сәулелену мәліметтері, атап айтқанда, Галактика орталығындағы S-жұлдыздарының қозғалысы мен жарық жарқылдарының динамикасы теориялық модельдермен салыстырылады. Ал үшінші жылы q-метрикасына тән жарықтың қисаюы мен гравитациялық линзалану әсерлері сияқты бақыланатын құбылыстар бойынша болжамдар жасалады, бұл кеңістік-уақыт деформациясының тікелей көрсеткіші бола алады.
Бұл ғылыми ізденістің негізінде «Жас ғалым» жобасы аясындағы зерттеулер жатыр, ол Қазақстанның ғылыми-техникалық әлеуетін арттыруға тікелей ықпал етеді. Жоба аясында қолданылатын сандық модельдер мен гравитациялық әсерлерді талдау әдістері отандық астрофизика саласының бәсекеге қабілеттілігін нығайтады. Сонымен қатар, бұл жұмыс халықаралық ғылыми ынтымақтастықты дамытуға үлкен мүмкіндік береді, себебі жоба Германиядағы Макс Планк радиоастрономия институты (MPIfR) сияқты жетекші орталықтармен бірлесе отырып жүзеге асырылады. Бұл еуропалық ғалымдармен тәжірибе алмасуға және Қазақстанның әлемдік астрофизикалық зерттеулердегі орнын бекітуге жол ашады.
ылыми тұрғыдан алғанда, q-метрикасы Шварцшильд шешімін жалпылай отырып, сфералық симметриядан ауытқуларды ескеретін квадрупольдік q параметрін енгізеді. Егер бұл параметр нөлге тең болса, модель стандартты Шварцшильд шешіміне айналады, ал нөлден өзгеше болса, ол неғұрлым күрделі гравитациялық өрістерді сипаттайды. Бұл әсіресе нейтрондық жұлдыздар мен басқа да жинақы нысандарды зерттеуде маңызды. Зерттеу тобы бұған дейінгі жұмыстарында квадрупольдік параметрдің орбиталардың тұрақтылығына қалай әсер ететінін көрсеткен болатын: оң мәнді квадруполь минималды рұқсат етілген радиусты арттырса, теріс мән кері әсер етеді.
Жобаның тағы бір маңызды қыры — «жалаңаш сингулярлық» (naked singularity) моделін қарастыру. Кейбір зерттеулер Галактика орталығындағы нысан тек Керр қара құрдымы ғана емес, сонымен қатар q-метрикасымен сипатталатын жалаңаш сингулярлық болуы мүмкін екенін көрсетеді. Бұл болжам S2 жұлдызының қозғалысы мен EHT бақылаған Sgr A* көлеңкесінің деректерімен жақсы үйлеседі. Сондықтан бұл жоба теориялық болжамдарды нақты эмпирикалық мәліметтермен растау арқылы астрофизикадағы іргелі парадигмаларды қайта қарауға мүмкіндік береді.
Зерттеу барысында заманауи есептеу әдістері, соның ішінде GPU-жеделдету және сәулелерді кері бақылау (backward ray-tracing) әдістері кеңінен қолданылады. Бұл әдістер жинақы нысандардың айналасында жарықтың қалай қисаятынын және фокусталатынын имитациялауға, сөйтіп синтетикалық кескіндер жасап, оларды нақты бақылау суреттерімен салыстыруға мүмкіндік береді. Мұндай кешенді тәсіл q-метрикасының параметрлеріне алғаш рет нақты шектеулер қоюға жағдай жасайды.
Жобаның нәтижелері тек теориялық физиканы дамытып қана қоймай, Қазақстанда релятивистік астрофизика саласы бойынша жоғары білікті мамандардың жаңа буынын даярлауға септігін тигізеді. Зерттеу қорытындылары халықаралық беделді Web of Science және Scopus базаларына кіретін импакт-факторы жоғары журналдарда жарияланады деп жоспарланған. Бұл еліміздің ғылыми беделін халықаралық деңгейде көтеріп, ғарышты зерттеу бағытындағы жаһандық жетістіктерге өз үлесін қосуды көздейді.
Басқа жаңалықтар