آیا سیاهچاله ها و سیاره ها به یک روش ساخته می شوند؟

* ستاره شناسان شواهد فراوانی از سیاهچاله های کوچک و سیاهچاله های بزرگ در دست دارند ولی تاکنون شانس اندکی برای ردیابی سیاهچاله هایی با اندازه ی میانگین داشته اند. بر پایه ی ادعای گروهی از پژوهشگران، دلیل این امر آنست که جستجو به دنبال این گونه سیاهچاله ها تاکنون در جاهای نادرستی متمرکز شده بوده است.

اگر می توانستید هر گونه جرمی را در کیهان از نزدیک ببینید (با این پندار که بتوان جلوی مرگ ناشی از یخ زدگی، خفگی، یا تکه تکه شدن بدن در اثر نیروهای هولناک گرانشی را گرفت)، سراغ چه جرمی می رفتید؟ دیدن یک ستاره ی ابرغول پف کرده از نزدیک، یا گشت و گذار درون سحابی کله اسبی چیز سرگرم کننده ای است. ولی شاید بهترین مقصد کیهانی برای گذراندن تعطیلات، یک سیاهچاله باشد. چه چیزی می تواند جالب تر از دهانه ی یک چاه ویل در بافت واقعی کیهان باشد؟
این تصویر یک غول گازی مانند مشتری را نشان می دهد که خندقی در دل قرص گاز و غبار پیرامون یک ستاره کَنده‌است. دانشمندان به تازگی ادعا کرده اند که شاید فرآیند شکل گیری سیاهچاله‌های میان وزن هم می‌تواند یک چنین شکاف هایی در ابرِ گازی پیرامون هسته های کهکشانی به وجود آورد.
ما از وجود سیاهچاله ها آگاهیم. شاید تنها صد میلیون سیاهچاله ی کوچک با جرم یک ستاره در کهکشان راه شیری باشد، و بنا به باور اخترشناسان، در ژرفای اندرون هسته ی هر کهکشانی که یک کوژی مرکزی (توده ی مرکزی) دارد - و نیز چه بسا برخی بدون کوژی- یک هیولای کلان جرم به بزرگی میلیون ها یا حتی میلیاردها خورشید خودمان کمین کرده است. ولی دانشمندان برای وجود سیاهچاله های میان وزن یا IMBHها تنها شواهدی نامستقیم دارند.

ولی نگذارید چنین چیزی برنامه های سفرتان را به هم بزند. به گفته یک گروه از دانشمندان در موزه ی تاریخ طبیعی آمریکا (AMNH) در نیویورک، ستاره شناسان تاکنون به سادگی در جایی نادرست به جستجوی سیاهچاله های میان وزن می پرداخته اند. بیشتر جستجوها به دنبال IMBHها، در خوشه های فشرده ی ستاره ای پراکنده در سراسر کهکشان انجام می شده. اخترشناسان از آن رو بر خوشه های ستاره ای تمرکز کرده بودند که یک سیاهچاله برای رشد و بزرگ شدن نیاز به تغذیه از دیگر اجرام دارد و این خوشه ها نمایانگر منبعی سرشار از خوراک برای آن هاست. ولی گرچه شاید این خوشه ها فشرده باشند، باز هم کلی فضای تهی دارند. برخوردهای درون آن ها - که می تواند شانسی برای تغذیه ی سیاهچاله ها فراهم کند - نسبتن کمیاب است.

پس برخورد کجاها بیشتر رخ می دهد؟ بری مک کرنان (AMNH / CUNY)، یکی از نویسندگان مقاله ی تازه که روز 10 ژوییه در نسخه ی آنلاین ماهنامه ی انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شد، می گوید که IMBHها می توانند پیرامون سیاهچاله های غول پیکر در دل کهکشان ها شکل بگیرند، بسیار همسان با شکل گیری سیاره ها پیرامون ستارگان جوان.

غول های گازی همچون مشتری احتمالن با فروکشیدن مواد از حلقه ی خرده ریزهای پیرامون خورشیدهای نوپای مادریشان ساخته می شوند. با گذشت زمان، آن ها پرجرم و پرجرم تر می شوند و می توانند گاز و غبار بیشتری را از این قرص بقاپند، تا جایی که دیگر چیزی برای بلعیدن نماند. به گفته ی گروه مک کرنان، سیاهچاله ها هم می توانند همین شیوه را در پیش گرفته و اجرا کنند. سیاهچاله های کوچک تر و ستاره وزنی که در قرص پیرامون یک سیاهچاله ی ابَرپرجرم گیر افتاده باشند می توانند با فروکشیدن ستارگان و دیگر اجرامی که به گرد هیولای مرکزی می چرخند، رشد کرده و به سیاهچاله های میان وزن تبدیل شوند. به برآورد گروه دانشمندان، این رویه در پایان می تواند بسیار کارآمدتر از شکل گیری درون یک خوشه ی ستاره ای باشد.

مردخای مک لو (AMNH)، یک کارشناس فرگشت سیاره ای که به طور مستقیم در این پژوهش یا در یک سال آخری که گروه دانشمندان طی آن، نخستین بار این سناریو را گمانه زدند، نقش نداشت می گوید: «همسانی میان شکل گیری سیاره ها و رشد سیاهچاله ها مدل IMBH را امکان پذیر می سازد. همه چیز به یک گونه رخ می دهد، تنها اندازه ها فرق می کند.»

مک کرنان می گوید که نکته ی کلیدی این مدل، ابر فشرده ی چرخان گرداگرد این ابَرسیاهچاله هاست، بسیار همانند آب آلوده ای که دور چاهک وان می چرخد. گاز به همه ی اجرام شناور درونش فشاری وارد می کند و این باعث می شود سرعت همه ی آن اجرام تقریبن به یک اندازه شده و در مدارهای دایره ای یکسانی بچرخند. به گفته ی وی، این یکنواختی نه تنها به برخوردهای بیشتری میان اجرام و IMBHهای رو به رشد درون قرص می انجامد، بلکه خود سیاهچاله هم می تواند از گاز درون قرص تغذیه کند. با چنین روزیِ فراوانی، جوانه ی سیاهچاله به تندی رشد کرده و به یک IMBH یا سیاهچاله ی میان وزن تبدیل می شود.
این تصویر از MCG-6-30-15، یکی از کهکشان هایی که دانشمندان بر آنند تا برای یافتن سیاهچاله های میان وزن آن را بکاوند است و سیاهچاله ی ابرپرجرم مرکزی این کهکشان را نشان می دهد. به نظر پژوهشگران، IMBHهایی که در چرخش مارپیچی به سوی هسته‌ ی کهکشان کشیده می شوند، می توانند امواج گرانشی پدید آورده و به سراسر کیهان بگسیلند.
مشاهده ی شواهد تجربی برای این سناریو در آینده هم می تواند شباهتِ این پدیده با پدیده ی شکل گیری منظومه های سیاره ای را تایید کند. هنگامی که یک سیاره همه ی موادی که می توانست در طول مدارش گرد آورد را جمع کرد، شکافی در قرص پیرامون ستاره ی میزبانش پدید خواهد آورد، مانند خندقی دور یک دژ. این شکاف گواهیست بر وجود یک سیاره ی جوان. گروه مک کرنان بر آنند که به دنبال شکاف هایی همانند این - البته بسیار بزرگ تر- درون قرص پیرامون سیاهچاله های ابرپرجرم بگردند. آن ها چند هدف بیشتر در ذهن ندارند، از جمله MCG-6-30-15، یک کهکشان در فاصله ی حدود صد میلیون سال نوری در صورت فلکی قنطورس. به گفته ی مک کرنان، یک شکاف نزدیک هسته ی این کهکشان، ردی آشکار و متمایز بر روی طیف نور کهکشان به جا خواهد گذاشت. این نشانه ایست که گروه دانشمندان امیدوارند با دستگاه هایی مانند تلسکوپ پرتو ایکس ژاپنی آسترو-H پس از راه اندازی آن در سال 2014 بیابند.

همچنین شاید این سیاهچاله های میان وزن به دانشمندان کمک کنند گره از راز امواج گرانشی - چین و شکن هایی در فضا-زمان که توسط اجرام شتابنده پدید می آید - بگشایند. شواهد بسیار خوب و دقیق از وجود چنین امواجی در دست است، ولی تا امروز به هیچ وجه مستقیمن دیده نشده اند. مک کرنان اشاره می کند که مانند بسیاری از "بچه سیاره ها"، برخی از IMBHها هم به درون و رو به سوی جرم مادری خود خواهند کوچید، و شماری از آن ها نیز سرانجام با سیاهچاله ی ابرپرجرمی که به گردش می چرخند برخورد خواهند کرد. یک IMBH درست پیش از چنین برخوردی تبدیل به یکی از نیرومندترین چشمه های امواج گرانشی در آسمان خواهد شد. اگر مدل تازه درست باشد، این شاید بدان معنا باشد که پروژه های کنونی و آینده ای که به دنبال چنین پدیده هایی می گردند (مانند LIGO و eLISA-NGO)، شاید سرانجام شانس آشکار ساختن آن ها را به دست آورند.

و بی شک، همیشه امیدی برای دیدن چیزی که با پیش بینی های گرانشی انیشتین سازگار نیست وجود دارد. نسبیت عام در یک سده ای که پدید آمده تاکنون بی وقفه پشتیبانی شده و تاب آورده است ولی ستاره شناسان تازه برنامه هایشان برای آزمودن این نظریه در محیط های خشن گرانشی پیرامون ابرسیاهچاله ها را آغازیده اند. به گفته ی مک کرنان: «اگر چیزی ژرف تر از نسبیت عام وجود داشته باشد، یک راه عالی برای جستجوی آن، IMBHهاییست که در حال ادغام با سیاهچاله های ابرپرجرمند.»

در همین زمینه: 
* خوراک هیولا می رسد: برای نخستین بار، فرو رفتن یک ابر به درون یک سیاهچاله دیده می شود  
* همچون پروانه ای که به سوی شمع می رود: جریان گاز به سوی یک سیاهچاله
* سیاهچاله مرکزی کهکشان راه شیری دستکم روزی یک سیارک می بلعد
* جنگ و گریز در مرکز کهکشان
* مرگ و فروپاشی سیارات در نزدیکی ابرسیاهچاله ها
* حلقه ای پیرامون یک ستاره که پرسش هایی تازه پیش کشیده
* کشف نخستین قرص یخ فراخورشیدی

واژه نامه:
gravitational force - supergiant star - Horsehead Nebula - black hole - Milky Way - galaxy - central bulge - Sun - intermediate-mass black hole - IMBH - American Museum of Natural History - stellar cluster - Barry McKernan - AMNH - CUNY - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - planet - Gas giant - Jupiter - supermassive black hole - Mordecai Mac Low - planetary evolution - moat - castle - MCG-6-30-15 - constellation Centaurus - galactic core - spectrum - Astro-H - X-ray - middleweight black hole - gravitational wave - spacetime - LIGO - eLISA-NGO - Einstein - General relativity

منبع: skyandtelescope

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه