سیاهچاله کهکشان راه شیری زمانی فعال بوده

* شواهدی که نشان می دهند سیاهچاله ی ابرپرجرم کهکشان راه شیری همیشه این چنین آرام نبوده همچنان
رو به افزایش است.

در دل هسته ی کهکشان راه شیری اژدهایی خفته است. این اژدها یک سیاهچاله ی ابرپرجرم خاموش است که در پس گرد و غبار قرص کهکشان پنهان شده و گاه گاهی بیدار شده، تکانی به خود می دهد. گاه ابری از گاز به گرد سوراخ های بینیش می چرخد یا ستاره ای بر سرش می افتد و باعث می شود این اژدها خرناسی کشیده، اندکی آتش به بیرون دمیده، و سپس دوباره به خواب فرو رود. ولی چند میلیون سال پیش، چیزی باعث شد این هیولا به طور کامل از خواب برخیزد و با ساختن فواره هایی از پلاسما، دو حباب بزرگ به فضا بفرستد.
[در این زمینه: * خوراک هیولا می رسد: برای نخستین بار، فرو رفتن یک ابر به درون یک سیاهچاله دیده می شود  * جنگ و گریز در مرکز کهکشان]
این برداشت هنری، کهکشان راه شیری را از لبه نشان می دهد که در آن، حباب های فرمی به رنگ صورتی نشان داده شده اند. حباب های از پیش شناخته شده ی پرتو گاما هم به رنگ آبی نمایانده شده اند. بر پایه ی یک پژوهش تازه، سیاهچاله ی مرکزی کهکشان این حباب ها را به وجود آورده و قطعن هم دارای یک لبه هستند. (تصویر بزرگ تر)
این دیدگاه ما از کهکشانمان است؛ دیدگاهی که در هشت سال گذشته تغییراتی نموده و پیشرفت هایی کرده. رصدها و مشاهدات ریزموج (میکروویو) و پرتو گاما نشان می دهند که اَبَرسیاهچاله ی مرکزی کهکشان راه شیری چند میلیون سال پیش توده ای را به فضا دمیده و حبابِ مِهی را پدید آورده بوده که تا هزاران سال نوری بالا و پایین قرص کهکشان گسترده شده است. روشن نیست که آیا این توده ی مه در حقیقت از یک جهش کوتاه مدت در فعالیت سیاهچاله پدید آمده بوده یا نه، ولی پژوهشی تازه که توسط گریگوری دوبلر از بنیاد فیزیک نظری کاولی در دانشگاه کالیفرنیا، سانتاباربارا انجام گرفته شاید به بسته شدن این پرونده کمک کند. [بخوانید: کشف حباب های عظیم پرتو گاما در اطراف کهکشان راه شیری]

فضاپیمای فرمی ناسا یک جفت حباب غول پیکر که پرتو گاما می گسیلند
یافته که از مرکز کهکشان راه شیری بیرون زده اند. این حباب ها در
نقشه ی پرتو گامای سراسر آسمان دیده نمی شوند (بالا)، ولی با حذف
همه ی چشمه های دیگر پرتو گاما، شکل دمبلی این حباب ها هم آشکار
می شود (پایین). این حباب ها تا ۵۰ درجه ی شمال و جنوب صفحه ی
کهکشان گسترده شده اند و در آسمان، پهنه ای از صورت های فلکی
سنبله تا درنا را در بر می گیرند.
پایه ی اصلی شواهد تازه، یک ویژگی منحصر به فرد در این حبابِ مه است که پیشتر تنها در محدوده ی پرتوهای گاما دیده شده بود: یک لبه.

این مه که به اصطلاح مه WMAP خوانده شده، نخستین بار در سال ۲۰۰۴ توسط داگ فینکبینر (مرکز اخترفیزیک هاروارد- اسمیتسونیان) در میان داده های به دست آمده از کاوشگر ناهمسانگرد ریزموج ویلکینسون (WMAP، دبلیومپ) یافته شد. این کاوشگر وظیفه ی نقشه برداری از تابشی را به عهده دارد که به هنگام نوزادی کیهان تابیده شده بود، زمانی که کیهان نوزاد آنقدر سرد شده بود که فوتون ها بتوانند آزادانه در آن جابجا شوند. این حباب همچنین در داده های تازه تر ماهواره ی پلانک نیز دیده می شود، این ماهواره از پس زمینه ی ریزموجی که WMAP دیده بوده تصاویر بهتر و واضح تری به دست می آورد. 

در سال ۲۰۱۰، فینکبینر، دوبلر، و همکارانشان سیگنال دیگری یافتند، این بار در طول موج هایی بسیار کوتاه تر و توسط تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی. آن ها به دنبال نشانه هایی از نابودی ماده ی تاریک می‌گشتند ولی به جای آن، دو ساختار لَپ شکل با لبه های مشخص یافتند که در بالا و پایین صفحه ی کهکشان گسترده شده بودند، در همان جایی که توده ی WMAP دیده شده بود.

فوتون های پرتو گامایی که از حباب های یافته شده توسط تلسکوپ فرمی می تابد و فوتون های ریزموجی که از مه WMAP می‌تابد طی دو فرآیند گوناگون پدید آمده اند. به گفته ی دوبلر، فوتون های مه، تابش سنکروترون هستند و از الکترون هایی گسیل می شوند که در یک میدان مغناطیسی چرخش مارپیچ وار دارند. از سوی دیگر، پرتوهای گاما فوتون هایی بوده اند که سرشان به کار خودشان بوده و تنها در چرخه ای می چرخیدند تا این که الکترون های با همان سرعت به آن ها برخورد کرده و انرژیشان را بالاتر برده است.

ولی این داده ها نشان می دهند که شاید هم ویژگی WMAP و هم ویژگی فرمی توسط "یک دسته" الکترون پرانرژی پدید آمده باشد. هر دو فرآیند نیاز به الکترون هایی با انرژی های دستکم چند گیگا الکترون ولت دارند. (اگر بشود کل جرم یک الکترون را به انرژی تبدیل کرد، حدود ۲۰۰۰ الکترون نیاز خواهیم داشت تا یک گیگا الکترون ولت انرژی به دست آوریم.) تقریبن می توان با اطمینان گفت هر چه در گذشته ی کهکشان ما رخ داده بوده، به پدید آمدن هر دو ویژگی انجامیده است.

لبه های حباب های فرمی و تقارن آشکارشان پیرامون هسته ی کهکشان راه شیری نشانگرِ گونه ای رویداد کوتاه مدت است که حباب هایی را از مرکز کهکشان بیرون دمیده. به ویژه این لبه ها مهم (و پیچیده) هستند. حباب های فرمی به نظر می رسد در سراسر سطحشان و در لبه شان درخشش یکنواختی دارند -- هیچ "تیرگی کناره ای" آنچنان که در خورشید دیده می شود در آن ها وجود ندارد و همچنین هیچ روشنی کناره ای. این بدان معناست که الکترون هایی که حباب ها را پدید آورده اند، هنوز با همان انرژی بالایی که یک میلیون سال پیش داشتند در حال چرخیدنند، هم در ژرفای درون حباب و هم در لبه ها. اخترشناسان نمی دانند این الکترون ها چگونه چنین پدیده ای را ساخته اند، ولی بهترین راه برای پرتاب این الکترون های پرانرژی به بالا و ساختن حباب های غول پیکر - که هر یک تقریبن ۲۵ هزار سال نوری بلندی دارند - از راه انفجار فواره هایی از قطب های سیاهچاله ی ابرپرجرم کهکشان می باشد.

یک فواره می تواند با دمیدن گاز و غبار موجود در پیرامون مرکز کهکشان، حبابی در ابعاد کهکشان پدید آورد، همان گونه که می‌توان با یک نی، به درون یک لیوانِ آب دمید و حبابی از هوا در آن تولید کرد. حفره ی پدید آمده در گاز و غبار کهکشانی، نسبت به محیط پیرامون چگالی بسیار کمتری دارد ولی انباشته از الکترون های پرانرژی و دیگر ذراتیست که توسط فواره شتاب گرفته اند. در این فواره ها به همراه گاز و غبار، میدان مغناطیسی کهکشان هم بیرون کشیده می شود و یک لایه ی مغناطیسی نازک به دور لبه ی حباب پدید می آورد. ذر ات باردار پرسرعت درون این حباب به دام می افتند و هنگامی که به لبه ی حباب می رسند، راهشان در راستای انحنای حفره کج می شود و در میدان مغناطیسی شروع به حرکت مارپیچی می کنند.

در یک پژوهش تازه پس از "کنار گذاشتن" چشمه های شناخته
شده، نشان داده شد که نیمه ی جنوبی توده ی WMAP (بالا)
آشکارا مانند یک حباب است. نقشه ی تازه به شدت شبیه
حباب های فرمی است (پایین).
تاکنون، لبه های حباب تنها در داده های فرمی ظاهر شده اند. ولی به نظر دوبلر، وی سرانجام در داده های WMAP هم لبه ای خواهد یافت. دوبلر این مه را در نیمکره ی جنوبی کهکشان مورد بررسی موشکافانه قرار داد (ابرهای گرد و غبار در نیمه ی شمالی کهکشان باعث می شود بررسی این حباب در نیمکره ی شمالی دشوارتر باشد).

او به دقت نقشه ی تابش های شناخته شده از مشاهدات WMAP و فرمی را از هم جدا کرد. سپس داده های WMAP را صاف و هموار نمود تا وضوحش هم اندازه ی داده های فرمی شود و وی بتواند آن دو را با هم بسنجد (مقایسه کند). وی با شگفتی متوجه یک افت چشمگیر و آشکار در تابش ریزموج شد -- لبه هم تقریبن در هر دو نقشه، هم WMAP و هم فرمی، در یک جا واقع شده بود.

دوبلر می گوید: «ما برای این که بدانیم آیا این لبه واقعی است یا نه زمان درازی را پشت سر گذاشته ایم. ولی به نظر می رسد کاملن واقعی است و عملن وجود دارد.»

به گفته ی دوبلر، وی توانست هر دو لبه را ببیند، هم به این دلیل که نقشه ها را هموار کرده بود و هم به خاطر شیوه ای که برای بررسی ریزموج ها در پیش گرفت: به جای آن که شیب کاهش آن ها را در راستای خط صافی که از مرکز کهکشان بیرون می آمد اندازه بگیرد، یک نیم دایره دور توده ی مه کشید. سپس کمان های بزرگ تر و باز هم بزرگ تری رسم کرد تا ببیند با دور شدن از هسته ی کهکشان، افت تابش چگونه است. با انجام این کار، لبه ی حباب پدیدار شد.

مقاله ی رسمی که درباره ی تشخیص ماهواره ی پلانک از این توده ی مه بود تا چند هفته حذف نمی شود، و جالب خواهد بود که ببینیم آیا لبه ها در داده های این ماهواره هم دیده می شوند یا نه. ولی اگر مه WMAP قطعن یک حباب WMAP باشد، چه بسا همه ی نظریه های "فوران غیرسیاهچاله ای"، مانند ماده ی تاریک یا باد کهکشانی کنار گذاشته شود. به گفته ی دوبلر، در داده های پرتو ایکس هم نشانه هایی از چیزی دیده می شود که می تواند نیمه ی بالایی یک X-شکل باشد، یک "کمر ساعت شنی" که توسط دو حباب درست شده است؛ البته این مورد هنوز قطعی نشده است.

وی می گوید: «به گمان من، از نظر مفهومی، یک حباب که توسط فواره پدید آمده باعث این مه و پرتوها شده.» ولی رازهای دیگری هنوز ناگشوده مانده، به ویژه الکترون های پرانرژی مزاحم. چند مدل خوب وجود دارد ولی هیچ یک کاملن متناسب نیست.

واژه نامه:
supermassive black hole - Milky Way galaxy - plasma - microwave - gamma ray - Gregory Dobler - Kavli Institute for Theoretical Physics - WMAP haze - Doug Finkbeiner - Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - Wilkinson Microwave Anisotropy Probe - photon - Planck satellite - WMAP - wavelength - Fermi Gamma-ray Space Telescope - dark matter - synchrotron radiation - electrons - magnetic field - galactic center - bubble - limb darkening - galactic wind - X-ray - hourglass -Goldilocks - galactic plane - Virgo - Grus

منبع: skyandtelescope

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه