6 دقیقه
تندبادی را تصور کنید چنان سهمگین که در چند ثانیه یک سیاره را تکهتکه کند. حالا همین نیرو را در مقیاسی کیهانی چند برابر کنید. این همان خشونتی است که اخترشناسان از اختروشی به نام J2318 ثبت کردهاند؛ رودخانهای متمرکز از گاز که با سرعتی نزدیک به یکسوم سرعت نور به بیرون میتازد.
منبع این پدیده یک سیاهچاله کلانجرم است که جرم آن حدود ۱٫۷ میلیارد برابر خورشید برآورد میشود. پیرامون آن، یک قرص برافزایشی درخشان این غول را تغذیه میکند و همزمان سیلابهایی از ماده به فضا پرتاب میشوند. در نور فرابنفش، این برونریزی رکوردی تازه ثبت کرده است: سریعترین باد فرابنفش اختروش که تاکنون دیده شده و سرعت آن حدود ۰٫۳ برابر سرعت نور اندازهگیری شده است.
جملهای کوتاه، اما با پیامدی بزرگ. گاز چگونه میتواند همچنان قابل مشاهده بماند، وقتی در تابش خیرهکننده خود سیاهچاله غرق شده است؟ فوتونهایی که جریان را شتاب میدهند، باید الکترونها را نیز جدا کنند و اثر انگشتهای طیفی را که اخترشناسان به آنها تکیه میکنند از میان ببرند. با این حال، در J2318 یونهای کربن و سیلیکون در دل این انفجار دوام آوردهاند.
همین معما، قلب این کشف است. نخستین نشانه آن در طیفهای آرشیوی نقشهبرداری دیجیتال آسمان اسلون به چشم یک دانشجوی کارشناسی آمد که استعداد ویژهای در دیدن موارد غیرعادی داشت. ماریانا ولتری، دانشجوی تحصیلات تکمیلی، امضاهای نامعمول را تشخیص داد و تیم پژوهشی با ابزارهایی که ژژو ژو، پژوهشگر دوره کارشناسی، توسعه داده بود بررسی را عمیقتر کرد. مشاهدات تکمیلی با تلسکوپ جمینای فردریک سی. ژیلت در هاوایی تأیید کرد آنچه طیف اسلون نشان میداد، یک برونریزی فرابنفش واقعاً افراطی است.
پژوهشگران اصلی از دانشگاه یورک، بادی را توصیف میکنند که با هیچ تجربهای روی زمین قابل مقایسه نیست. لوکاس سیتون سرعت آن را به درجهای از توفان تشبیه کرده که توفانهای سیاره ما را آرام و کند جلوه میدهد؛ این استعاره برای نشان دادن مقیاس پدیده است، نه یک مقایسه دقیق. این پدیده به خانواده اختروشها تعلق دارد؛ اجرامی فشرده و فوقالعاده درخشان که انرژی خود را از ماده فروریزان به درون سیاهچالههای کلانجرم میگیرند. اما J2318 فیزیک این سامانهها را تا مرزهای نهایی پیش میبرد.
این فقط یک رکورد برای ارضای کنجکاوی نیست؛ بلکه ما را وادار میکند درک خود از چگونگی کارکرد بادهای راندهشده با تابش در اطراف درخشانترین سیاهچالهها را بازنگری کنیم.
چرا این موضوع فراتر از خود اختروش اهمیت دارد؟ چون چنین برونریزیهایی در داستان تکامل کهکشانها نقشی مرکزی دارند. بادهای نیرومند میتوانند گاز را در نواحی مرکزی یک کهکشان گرم کرده و به بیرون برانند، تشکیل ستاره را خفه کنند و عناصر سنگین را در فاصلههایی عظیم بازتوزیع کنند. در شبیهسازیهای رشد کهکشان، این بازخورد از هستههای فعال کهکشانی یک مؤلفه حیاتی است. مشاهداتی مانند J2318 به مدلها کمک میکند بر پایه واقعیت استوار شوند.
بسیاری از آشکارسازیهای پیشین جریانهای بسیار داغ و سریع در پرتو ایکس انجام شده بود؛ جایی که گاهی مؤلفههایی حتی سریعتر پنهان میشوند. اما دیدن چنین سرعتی در نور فرابنفش شگفتانگیز است، زیرا نشانههای فرابنفش به یونهایی نیاز دارند که تنها بخشی از الکترونهایشان جدا شده باشد؛ دقیقاً همان گونههایی که تابش باید نابودشان میکرد.
پس چه چیزی میتواند این یونها را در برابر فشار فوتونی شبیه سونامی حفظ کند؟ چند ایده مطرح است. تودههای چگالِ جایگرفته در بادی با یونش بیشتر میتوانند مانند سپر عمل کنند و آنقدر در برابر هجوم تابش دوام بیاورند که خطوط فرابنفش را بر طیف نقش کنند. از سوی دیگر، برونریزی ممکن است ساختاری بسیار پیچیده داشته باشد، با ناحیههایی دارای چگالی و میزان یونش متفاوت که به یونهای شکننده امکان بقا میدهند. هر احتمال، پیشبینیهای رصدی متفاوتی به همراه دارد و اخترشناسان امیدوارند با یافتن نمونههای بیشتر و مدلسازی دقیق دینامیک این جریانها آنها را بیازمایند.
نکته مهم این است که این کشف از ترکیب یک گنجینه آرشیوی و زمان تازه تلسکوپی به دست آمد. نقشهبرداری دیجیتال آسمان اسلون انقلابی در طیفسنجی ستارهای و فراکهکشانی ایجاد کرده است؛ با پراکندن نور به طیفهای دقیق، حتی به غیرمتخصصان هم امکان میدهد ناهنجاریها را تشخیص دهند. در این مورد، سرنخ اولیه از طیفهای اسلون تعیینکننده بود و جمینای شمالی تأیید دقیقتر را فراهم کرد.
اعضای تیم تأکید میکنند که اجرامی مانند J2318 نادرند. قرنها زمان تلسکوپی، که در دههها پیمایش فشرده شده، نمونههای مشابه شگفتآور اندکی به دست داده است. همین کمیابی، هر آشکارسازی را ارزشمند میکند. همچنین به این معناست که یافتن یک برونریزی فرابنفش سریعتر، اگر وجود داشته باشد، جستوجویی مانند یافتن سوزن در انبار کاه در میان دادههای عظیم و در طولموجهای گوناگون خواهد بود.
پژوهشگرانی مانند پائولا رودریگز هیدالگو و لیلیانا فلورس بر اهمیت گستردهتر این موضوع تأکید دارند: این بادها میتوانند همان پیوند رصدی گمشده میان مرکز سیریناپذیر یک سیاهچاله و کهکشان پهناوری باشند که میزبان آن است. انرژی حملشده توسط برونریزیهای افراطی ناچیز نیست. این انرژی میتواند گاز میانستارهای را بازآرایی کند، بر محل شکلگیری ستارگان اثر بگذارد و حتی ترکیب شیمیایی یک کهکشان را در گذر زمان تغییر دهد. مشاهده بادی با سرعت ۳۰ درصد سرعت نور آزمونی سخت برای نظریهپردازان است؛ آیا دستورکارهای کنونی بازخورد کهکشانی میتوانند چنین افراطهایی را بازتولید کنند؟
در این علم، بُعد انسانی نیز وجود دارد: دانشجویان کارشناسی و پژوهشگران آغاز مسیر حرفهای، نقشهایی تعیینکننده در شناسایی و تأیید این پدیده داشتند. این موضوع یادآور میشود که پیمایشهای عمومی و دادههای باز همچنان کشف علمی را همگانیتر میکنند و اخترفیزیک مرزی را در دسترس نگاههای دقیق و نرمافزارهای هوشمند قرار میدهند.
اکنون دامنه جستوجو گستردهتر میشود. گروهها هم سامانههای نزدیک و هم دورترین اختروشهایی را که میتوانیم ببینیم بررسی خواهند کرد تا خردهنشانههای طیفی بادهای خشن را بیابند. ابزارهای تازه، پیمایشهای عمیقتر و پیگیریهای بیشتر در طولموجهای مختلف لازم است تا تصویری آماری ساخته شود: این شیاطین پرسرعت فرابنفش چقدر رایجاند، چه نسبتی با مؤلفههای پرتو ایکس دارند و در نهایت با کهکشانهای میزبان خود چه میکنند.
فعلاً J2318 نمونهای زنده و روشن از شدت افراط در کیهان است؛ و از اینکه هنوز چقدر باید درباره برهمکنش نور، ماده و گرانش در مرکز کهکشانها بیاموزیم.
منبع: scitechdaily
ارسال نظر