6 دقیقه
تصور کنید کنار ساحل ایستادهاید و توفانی پنهان، اقیانوس را از درون میشکافد. در مرکز کهکشان ما، اخترشناسان گسیختگی مشابهی را در دریای گازی پیرامون کمان ای ستاره یافتهاند. این سیاهچاله کلانجرم فقط ماده را نمیبلعد، بلکه برونریزی نیرومندی نیز ایجاد میکند که حفرهای مخروطیشکل را در میان گاز داغ اطراف میتراشد.
نگاه از میان مه کهکشانی
کمان ای ستاره در فاصلهای حدود ۲۶ هزار سال نوری از زمین قرار دارد و جرمی نزدیک به چهار میلیون برابر جرم خورشید را در ناحیهای بسیار کوچکتر از منظومه شمسی ما فشرده کرده است. از چنین جرم متراکمی، گرانشی برمیخیزد که آنقدر نیرومند است که فراتر از مرزی به نام افق رویداد، حتی نور هم نمیتواند بگریزد. با این حال، مشاهده آنچه نزدیک این مرز رخ میدهد بسیار دشوار است. ما مرکز کهکشان را از درون قرص راه شیری میبینیم، از پشت لایههایی از غبار، گاز یونیده و ساختارهای مغناطیسی درهمتنیده که سیگنالهای مورد استفاده اخترشناسان را محو و جذب میکنند.
برای کنار زدن این پرده، گروهی پژوهشی در دانشگاه نورثوسترن به سرپرستی النا مورچیکووا و با همکاری گورسکی، دادههای بسیار حساس میلیمتری و زیرمیلیمتری آرایه بزرگ میلیمتری و زیرمیلیمتری آتاکاما، معروف به آلما، را تحلیل کردند. آنها با حذف دقیق درخشانترین تابشهای رادیویی نزدیک افق رویداد، ساختارهای کمنور و گستردهای را آشکار کردند که دههها از دید پنهان مانده بودند.
مخروط غیرمنتظره
نقشههای پردازششده حفرهای مخروطیشکل را نشان میدهند که حدود سه سال نوری از سیاهچاله مرکزی امتداد دارد. هر سال نوری نزدیک به ۹.۵ تریلیون کیلومتر است، بنابراین این ساختار دهها تریلیون کیلومتر گستردگی دارد. چنین هندسهای از جریان گازی سازمانیافته و جهتدار خبر میدهد، یعنی بادی کیهانی، نه پراکندگی آشفته و بینظم.
این باد چگونه شکل میگیرد؟ هنگامی که گاز بهصورت مارپیچی به درون کشیده میشود، داغ میشود و به شکل قرص برافزایشی تختی در اطراف کمان ای ستاره درمیآید. این قرص کورهای از تابش، ذرات باردار و آشفتگی مغناطیسی است. بر پایه تحلیل تازه، فشار تابشی همراه با ناپایداریهای مغناطیسی میتواند بخش بزرگی از گاز داغشده را به بیرون منحرف کند. در این مورد، به نظر میرسد ماده پرتابشده به سرعتهایی نزدیک به کسری قابل توجه از سرعت نور میرسد و مقدار جرم از دسترفته در این باد ممکن است از جرمی که واقعا از افق رویداد عبور میکند بیشتر باشد.
چنین فرایندی تصویر ساده و دیرینه از سیاهچالهها را که آنها را صرفا اجرامی بلعنده و گرسنه میدانست، دگرگون میکند. دادههای جدید نشان میدهند مرکز کهکشان ما موتوری پویا است که هم ماده را میبلعد و هم آن را پس میزند، دادوستدی دوطرفه که محیط مرکزی کهکشان را بازآرایی میکند.
چرا این موضوع برای تکامل کهکشان مهم است
بادهای ناشی از سیاهچالهها فقط همسایگی نزدیک هسته کهکشانی را تنظیم نمیکنند. وقتی انرژی و تکانه به گاز پیرامون تزریق میشود، تعادل فشار تغییر میکند، محلهایی که گاز سرد میتواند به ستاره تبدیل شود تحت تأثیر قرار میگیرد و حتی گذرگاههایی ایجاد میشود که تابش از آنها به مقیاسهای بزرگتر میگریزد. اگر کمان ای ستاره بهطور معمول برونریزیهایی راهاندازی کند که با نرخ برافزایش آن برابری کنند یا از آن فراتر روند، این بادها میتوانند شکلگیری ستاره در ناحیه مولکولی مرکزی را تعدیل کنند و آمیختگی شیمیایی درون کهکشان را تغییر دهند.
مشاهدات تازه در نامههای مجله اخترفیزیک منتشر شده و الگویی رصدی برای شناسایی و تفسیر پدیدههای مشابه در کهکشانهای دیگر ارائه میدهد. تفکیکپذیری و حساسیت آلما نقشی کلیدی داشت. گروه پژوهشی با فرونشاندن تابش بسیار درخشان نزدیک هسته، برای نخستین بار ساختارهای کمنور و گسترده را قابل مشاهده کرد.
دیدگاه کارشناس
«ما سرانجام اثر انگشت بازخورد سیاهچاله را میبینیم»، این را دکتر لورا چن، کارشناس ترکیبی و داستانیسازیشده و اخترفیزیکدانی که هستههای کهکشانی را مطالعه میکند، میگوید. «این مخروط مانند پنجرهای است به سوی اینکه انرژی چگونه در یک کهکشان بازتوزیع میشود. حتی یک سیاهچاله نسبتا آرام هم اگر خروجی خود را در قالب بادهای جهتدار هدایت کند، میتواند اثرگذار باشد. این موضوع چرخه زندگی گاز در نزدیکی مرکز را تغییر میدهد و در بازه میلیونها سال، مسیر تکامل کهکشان را دگرگون میکند.»
به بیان دیگر، حتی زمانی که کمان ای ستاره در مقایسه با اختروشهای پرخور کمنور به نظر میرسد، برونریزیهای ناپیوسته یا کمسطح آن میتوانند پیامدهایی بزرگتر از انتظار داشته باشند، زیرا بهطور پیوسته بر مخزن متراکم گاز در چند پارسک مرکزی اثر میگذارند.
چالشهای رصدی و گامهای بعدی
با وجود این پیشرفت، پرسشهای مهمی باقی مانده است. چه بخشی از گاز برافزایشی بهطور مداوم به بیرون رانده میشود؟ این بادها در گذر زمان تا چه اندازه پایدارند؟ آیا میدانهای مغناطیسی آنها را همراستا و متمرکز میکنند، یا محیط میانستارهای پیرامون شکلشان را تعیین میکند؟ پایش بلندمدت در طول موجهای گوناگون کمک خواهد کرد. ترکیب دادههای آلما با رصدهای پرتو ایکس و تصویربرداری فروسرخ از ابزارهایی مانند تلسکوپ بسیار بزرگ و مأموریتهای آینده، نشان خواهد داد که این باد چگونه با ستارگان، ابرهای مولکولی و گستره وسیعتر مرکز کهکشان برهمکنش دارد.
شبیهسازیها نیز باید در برابر این چالش ارتقا یابند. بازآفرینی مخروطی که چندین سال نوری امتداد دارد، به مدلهایی نیاز دارد که فیزیک پلاسما در مقیاس کوچک نزدیک سیاهچاله را به رفتار بزرگمقیاس گاز مرکزی کهکشان پیوند دهند. این کار از نظر محاسباتی دشوار است، اما اگر بخواهیم تصاویر را به سازوکارهای فیزیکی تبدیل کنیم، کاملا ضروری خواهد بود.
جمعبندی
کشف حفرهای مخروطی به طول سه سال نوری پیرامون کمان ای ستاره، تصویر ما از مرکز راه شیری را بازتعریف میکند. سیاهچاله به جای آنکه چاهی منفعل باشد، بازیگری فعال در بومشناسی کهکشانی است و بادهایی را پرتاب میکند که محیط اطرافش را شکل میدهند. ادامه رصدهای چندطولموجی و کارهای نظری روشن خواهد کرد که این رفتار در سراسر کیهان تا چه اندازه رایج است و سیاهچالهها، چه آرام و چه خشن، چگونه سرنوشت کهکشانهای میزبان خود را هدایت میکنند.
منبع: smarti
نظرات
دیتاپالس
دیدن اثر بازخورد سیاهچاله مثل یه پنجره جدیده. باید رصد بلندمدت باشه، ترکیب طول موجها و شبیهسازیهای دقیق، امیدوارم ادامه بدن.
سامان
خوبه، ولی احساس میکنم کمی اغراق شده؛ شبیهسازیها رو که بگذرونن بعد جسارتا نتیجهگیری مطمئنتره. صبر لازمه.
کوینیکس
یعنی واقعا بیشتر جرم به بیرون رانده میشه تا اینکه داخل افق بره؟ شواهد کافی هست یا میشه دادهسازی؟ یه کم شک دارم...
آستروک
واااای، یعنی یه سیاهچاله آرام هم میتونه چنین باد عظیم و جهتداری داشته باشه؟ تصویرش خیرهکنندهست، ذهنم رفت…
ارسال نظر