از غول تا هیولا: یک سیاهچاله چقدر می تواند بزرگ شود؟

* بر پایه ی داده های به دست آمده از رصدخانه ی فضایی پرتو ایکس چاندرای ناسا، شماری از بزرگ ترین سیاهچاله های کیهان ممکن است از آن چه که پیش از این پنداشته می شد هم بزرگ تر باشند.

ستاره شناسان از مدت ها پیش درباره ی رده ی بزرگ ترین سیاهچاله ها آگاهی داشتند و آن ها را سیاهچاله های "ابَرپُرجرم" نامیده بودند (supermassive، سیاهچاله های کلان جرم یا ابرسنگین و یا به کوتاهی، ابَرسیاهچاله). جرم این سیاهچاله ها معمولن به چند میلیون تا چند میلیارد برابر جرم خورشید می رسد.

تصویر پیوندی (ترکیبی) که از همنهی داده‌های پرتو X چاندرا
(ارغوانی) و داده‌های نور دیدنی تلسکوپ هابل (زرد) به دست
آمده. سیاهچاله ی مرکزی این کهکشان بخشی از یک پیمایش
بود که طی آن، ۱۸ تا از بزرگ ترین سیاهچاله‌های شناخته
شده‌ی کیهان بررسی شدند. این کهکشان بیضیگونِ بزرگ در
مرکز خوشه‌ی کهکشانی PKS 0745-19 جای دارد.
پژوهشگران دریافتند که شماری از سیاهچاله های درون این
پیمایش، شاید تا حدود ده برابر سنگینتر از آنچه پیش‌تر گمان
می‌رفت باشند. ده تا از این سیاهچاله‌ها شاید جرمی میان ۱۰
تا ۴۰ میلیارد برابر خورشید داشته باشند و از همین رو نام
"فراپُرجرم" یا "فراسنگین" به آن ها داده شده.
بررسی های تازه انجام شده روی درخشان ترین کهکشان ها در ۱۸ خوشه‌ی کهکشانی که برای نمونه برگزیده شده بودند نشان می دهد که دستکم ده ابرسیاهچاله درون این کهکشان ها فراتر از ابرپُرجرمند و میان ۱۰ تا ۴۰ میلیارد برابر خورشید جرم دارند. ستاره شناسان سیاهچاله هایی به این اندازه را که تاکنون تنها چند نمونه ی تایید شده از آن ها شناخته شده، "فراپرجرم" یا "فراسنگین" (ultramassive) می خوانند.

سرپرست پژوهشگران، جولی هلاواچک-لاروندو از دانشگاه استانفورد که پیشتر در دانشگاه کمبریج بریتانیا هم بود می گوید: «دستاوردهای ما نشان می دهد که شاید شمار سیاهچاله های فراسنگین درون کیهان بسیار بیشتر از آنچه تاکنون می پنداشتیم باشد.»

این پژوهشگران جرم سیاهچاله های درون این کهکشان های نمونه را با بهره از یک رابطه ی مثبت میان جرم سیاهچاله ها و اندازه ی پرتوهای X و امواج رادیویی تولید شده در آن ها برآورد نمودند. این رابطه که به نام سطح پایه ی فعالیت سیاهچاله خوانده می شود، با داده های به دست آمده از سیاهچاله هایی با جرم ۱۰ برابر خورشید تا یک میلیارد خورشید همخوانی دارد.

جرم هایی که هلاواچک-لاروندو و همکارانش برای این سیاهچاله ها به دست آورده اند در حدود ده برابر چیزیست که از روی رابطه ی میان جرم یک سیاهچاله و ویژگی های کهکشان میزبان آن به دست می آید. یکی از این رابطه ها پیوستگی میان جرم سیاهچاله و درخشش فروسرخ توده ی مرکزی (کوژی) کهکشان میزبانش را نشان می دهد.

اندرو فابین، یکی از نویسندگان این پژوهش از دانشگاه کمبریج می گوید: «این دستاوردها شاید بدان معنا باشند که ما روش همزیستی بزرگ ترین سیاهچاله ها با کهکشان های میزبانشان را واقعن نمی شناسیم. به نظر می رسد رفتار این سیاهچاله های غول پیکر تفاوت مهمی با عموزاده های کوچکترشان دارد.»

همه ی سیاهچاله های احتمالن فراسنگینی که در این پژوهش یافته شدند در کهکشان هایی خانه دارند که آن کهکشان ها خود در مرکز خوشه های کهکشانی بزرگ با مقدار فراوان گاز داغ واقع شده اند. اگر این گاز سرد شود، شمار بسیار هنگفتی ستاره خواهد ساخت و چیزی که جلوی سرد شدن آن را گرفته، می بایست برون ریزی ها و فوران هایی باشد که نیرویش را از این سیاهچاله‌های مرکزی کهکشان ها می گیرد. خود سیاهچاله ها برای به راه انداختن چنین برون ریزی هایی می بایست مقدار بسیار زیادی ماده در شکل گاز داغ را ببلعند. از آن جایی که بزرگ ترین سیاهچاله ها می توانند بیشترین میزان مواد را ببلعند و بزرگ ترین برون ریزی ها را پدید آورند، دانشمندان از پیش برای توضیح دلیل برخی از نیرومندترین برون ریزی های دیده شده، وجود فراسیاهچاله ها را پیش بینی کرده بودند. شاید محیط افراطی و خشنی که این کهکشان ها در آن زندگی می کنند بتواند دلیل این که چرا روابط استاندارد برای برآورد جرم سیاهچاله ها در مورد آن ها درست از آب در نمی آید را توضیح دهد.

این نتایج تنها با انجام برآوردهای دقیق تر از جرم سیاهچاله های موجود در این نمونه ها می تواند تایید شود و برآوردهای دقیق تر هم با بهره از مدل سازی جابجایی ستارگان یا گازهای نزدیک سیاهچاله ها انجام خواهد شد. چنین پژوهشی بر روی سیاهچاله ی مرکزی کهکشان M۸۷ انجام شده. M۸۷ کهکشان مرکزی خوشه ی سنبله است، نزدیک ترین خوشه ی کهکشانی به زمین. جرم سیاهچاله ی M۸۷ چنان چه از روی جابجایی ستارگان کهکشان برآورد شده، به گونه ی چشمگیری بیشتر از برآوردهای انجام شده از روی داده های فروسرخ است، و تقریبن با اصلاح جرم سیاهچاله که توسط نویسندگان پژوهش چاندرا (همین پژوهش) برآورد شده همخوانی دارد.

هلاواچک-لاروندو می گوید: «گام بعدی ما اندازه گیری جرم این سیاهچاله های هیولا به شیوه ی جرم سیاهچاله ی M۸۷، و تایید وجود آن هاست. اگر روشن شود بزرگ ترین سیاهچاله های کیهان را یافته ایم، برای من مایه ی شگفتی نخواهد بود. اگر نتایج ما تایید شوند، به شاخه های مهمی برای شناخت پیدایش و فرگشت سیاهچاله ها در گذر تاریخ کیهان دست خواهیم یافت.»

این پژوهشِ تازه، افزون بر پرتوهای X چاندرا، از داده های رادیویی به دست آمده از آرایه ی بسیار بزرگ کارل جی جانسکی (JVLA) از آنِ بنیاد ملی علوم آمریکا (NSF) و آرایه ی فشرده ی تلسکوپی استرالیا (ATCA) و نیز داده های فروسرخ به دست آمده از پیمایش دو میکرونی سراسر آسمان (2MASS) نیز بهره می برد. دستاوردهای این پژوهش در شماره ی ماه ژوییه ی ۲۰۱۲ ماهنامه ی خبری انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شده بود.
black hole - NASA - Chandra Observatory - X-ray - supermassive black hole - sun - galaxy - galaxy cluster - ultramassive black hole - Julie Hlavacek-Larrondo - radio wave - fundamental plane of black hole activity - solar mass - infrared - bulge - Andrew Fabian - outburst - M87 - Virgo Cluste - Earth - NSF - Karl G. Jansky - Very Large Array - JVLA - Australia Telescope Compact Array - ATCA - 2 Micron All-Sky Survey - 2MASS - The Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - PKS 0745-19 - Hubble

منبع: sciencedaily

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه