تشکیل سیاه‌چاله‌های آنالوگ به عنوان سامانه‌های جاذب امواج از طریق جریان‌های گردابه‌ای

مطالعه ساختار سیاه‌چاله‌های آنالوگ نشان می‌دهد که انتشار امواج در حضور آنان با محدودیت‌های بسیار شدیدی همراه است و جریان‌های گردابه‌ای در داخل یک سیال، آنالوگی از سیاه‌چاله‌های چرخان به وجود می‌آورند به‌طوری‌که با تشکیل یک افق رویداد آکوستیکی مانع از ادامه انتشار امواج می‌شوند. در این پژوهش، با بررسی حرکت امواج در یک سیال با جریان گردابه‌ای ملاحظه می‌شود که سرنوشت نهایی موج به عوامل متعددی ازجمله زاویه ورودی و میزان چرخش سیاه‌چاله بستگی دارد. در حالت کلی، امواج یا جذب می‌شوند و یا اینکه توسط نیروی چرخشی سیاه‌چاله پراکنده خواهند شد. چرخش سیاه‌چاله باعث می‌شود تا امواج تکانه زاویه‌ای کسب کنند، حتی درصورتی‌که در ابتدا تکانه زاویه‌ای نداشته باشند. نشان داده می‌شود که احتمال جذب امواج ناهمسوگرد به نسبت امواج همسوگرد بیشتر است، درحالی‌که احتمال پراکندگی امواج همسوگرد بیشتر از امواج ناهمسوگرد است. با محاسبه پارامتر تاثیر بحرانی، میزان جذب یا پراکنده شدن امواج با توجه به شرایط اولیه موج ورودی و ویژگی‌های سامانه بررسی و مشخص خواهد شد.

formation of analogue black holes as wave-absorbing systems via vortex flows

the study of analogue black hole structures reveals that wave propagation in their presence is subject to significant constraints. vortex flows within a fluid generate analogues of rotating black holes by forming an acoustic event horizon that prevents further wave propagation. in this research, we analyze wave dynamics in a fluid with vortex flow and observe that the ultimate fate of the waves depends on multiple factors, including the angle of incidence and the black hole’s rotation rate. generally, waves are either absorbed or scattered by the black hole’s rotational forces. the black hole’s rotation imparts angular momentum to the waves, even if they initially possess none. our results demonstrate that counter-rotating waves have a higher probability of absorption compared to co-rotating waves, whereas co-rotating waves are more likely to be scattered than counter-rotating ones. by calculating the critical impact parameter, we quantify the extent of wave absorption or scattering based on the initial conditions of the incoming wave and the system’s characteristics.