تلسکوپ هابل برخورد دو توده پلاسما در فواره یک سیاهچاله را به تصویر کشیده

* دانشمندان برای نخستین بار برخوردِ از پشت میان دو توده ی پلاسما را دیده اند که از ابرسیاهچاله ی مرکز کهکشانی در فاصله ی ۲۶۰ میلیون سال نوری زمین بیرون زده بود.

* افزون بر این برخورد چشمگیر، دلیل دیگر برای مهم بودن این کشف آنست که برای نخستین بار فواره ی یک کهکشان در نور دیدنی (مریی) دیده شده.

توجه کنید که صحنه ی برخورد در ویدیو چند بار تکرار شده است.

اگر بخواهید با سرعت ۹۸ درصد سرعت نور در فضا به پیش بروید، شاید نیاز به بیمه ی راننده داشته باشید!

اخترشناسان برای نخستین بار برخوردِ از پشت میان دو توده ی پرسرعت مواد را دیده اند که از یک سیاهچاله ی ابرپرجرم پرتاب شده بودند. این کشف به هنگام درست کردن یک فیلمِ گذر-زمانی (دور تند) انجام شد که تلسکوپ هابل از یک فواره ی پلاسما که از ابرسیاهچاله ی درون یک کهکشان به فاصله ی ۲۶۰ میلیون سال نوری از زمین پس زده شده بود گرفته بود.

این یافته بینش های تازه ای درباره ی رفتار فواره های "شمشیر نوری-مانند" که آنقدر پرانرژی‌اند که گویی با سرعت هایی چندین برابر سرعت نور از سیاهچاله بیرون زده اند را به ما می دهد. این حرکت "فرانوری" یک توهم دیداری است که به دلیل سرعت بسیار زیادِ پلاسما، که نزدیک به بیشینه ی جهانی سرعت نور است پدید می آید.

این گونه برافشانه های فراکهکشانی هنوز به خوبی شناخته نشده اند. چنین به نظر می رسد که آنها پلاسمای پرانرژی را به شکل باریکه هایی از سیاهچاله ی مرکزی کهکشان میزبان به بیرون جابجا می کنند. این بررسی تازه نشان می دهد که شوک پدید آمده در اثربرخوردهای درون فواره، به ذرات آن ها شتاب بیشتری داده و بخش هایی از فواره که در آن ها مواد با هم برخورد کرده اند را درخشان تر کرده است.

ویدیوی این فواره از پیوند عکس هایی درست شده که تلسکوپ فضایی هابل در مدت دو دهه از کهکشان بیضیگون NGC ۳۸۶۲ گرفته بود. این کهکشان ششمین کهکشان درخشان در آسمان زمین و یکی از تنها چند کهکشان فعال فواره‌داری است که فواره اش در طیف دیدنی (مریی) هم دیده می شود. فواره ی این کهکشان در سال ۱۹۹۲ در تصاویر نور دیدنی هابل یافته شده بود. NGC ۳۸۶۲ در خوشه ی کهکشانی پرجمعیت آبل ۱۳۶۷ (خوشه ی شیر) جای دارد. توجه کنید که صحنه ی برخورد در ویدیو چند بار تکرار شده است.

کُنش هایی که تلسکوپ هابل به مدت بیش از ۲۰ سال در فواره ی مرکزی کهکشان NGC ۳۶۸۲ دیده. تصویر بزرگ- بزرگ تر

فواره ی NGC ۳۸۶۲ با داشتن توده های درخشان و برافروخته ی مواد، ساختاری مانند یک رشته ی مروارید دارد. آیلین می‌یر از بنیاد علمی تلسکوپ فضایی (STScI) در بالتیمور مریلند، با بهره از وضوح بالای نماهای هابل و پایداری نوری بلندمدت آن، تصاویر درون بایگانی آن را در کنار عکس های تازه و ژرفی که در سال ۲۰۱۴ گرفته شده بود گذاشت تا جنبش های این فواره را بهتر بشناسد. مه‌یر شگفت زده شد از این که دید یکی از توده های پلاسما با سرعت ظاهری هفت برابر سرعت نور، به پشت یک توده ی دیگر در رشته که سرعت کمتری داشت ولی باز هم فرانوری بود برخورد کرد.

این "برخورد ناگهانی" باعث شد دو توده با هم یکی شده و به اندازه ی چشمگیری درخشان تر شوند.

مه‌یر می گوید: «چیزی مانند این تاکنون هرگز در هیچ فواره ی فراکهکشانی‌ای دیده نشده.» این توده های پلاسما در چند دهه ی آینده به ادغام با هم ادامه می دهند و در این روند درخشان تر خواهند شد. مه‌یر می افزاید: «این به ما شانسی کمیاب خواهد داد تا ببینیم که چگونه انرژی جنبشی این برخورد با تبدیل به تابش هدر می رود.»

این که ببینیم توده های مواد به شکل فواره از اجرامی که از نظر گرانشی چگالند به بیرون پرتاب شود چیز نامعمولی نیست، ولی دیدن حرکت های آن ها با تلسکوپ های نوری پدیده ی کمیابی است، آن هم از یک سیاهچاله، هزاران سال نوری آن سوتر. به جز سیاهچاله ها، ستارگان نوزاد هم تیغه هایی تقریبا همراستا از گاز را بیرون می زنند که دارای ساختاری تسبیحی هستند. 

بر پایه ی یک نظریه، موادی که بر روی جرم چگال مرکزی فرو می ریزند به شدت داغ شده و در راستای محور چرخش آن جرم پرتاب می شوند. چیزی که باعث می شود این مواد پرتابی محدود به یک فواره ی باریک شوند، میدان های مغناطیسی نیرومند است. اگر شار موادی که بر روی جرم فرو می ریزند یکدست نباشد، مواد به جای آن که در جریانی یکنواخت و مانند شلنگ پرتاب شوند، توده‌وار و مانند رشته ای از گلوله های توپ پرتاب می شوند.

سازوکار پرتاب هر چه باشد، این توده ی پرسرعت راهی فضای میان-کهکشانی خواهد شد. این توده می تواند به هنگام نفوذ به فضای میان کهکشانی، کمی راه را برای توده ای که پس از آن و پشت سرش پرتاب می شود باز کرده و آن توده با فشار کمتری از سوی محیط میان ستاره ای روبرو باشد؛ در نتیجه سرعتش بیش از سرعت توده ی نخست خواهد بود و با رسیدن به آن، از پشت به آن برخورد خواهد کرد.

نمای نزدیک هابل از این فواره در سال ۱۹۹۴

نمای نزدیک هابل از این فواره در ۲۰ سال بعد، سال ۲۰۱۴ن

فراتر از برخورد، که تا چند دهه ی دیگر زمان خواهد برد، این یافته دومین مورد از حرکت های فرانوری است که در فاصله ی چند صد هزار سال نوری از سیاهچاله -جایی که از آن آغاز شده- دیده می شود. این نشان می دهد که سرعت این فواره ها بسیار بسیار به سرعت نور نزدیک است که ما می توانیم جابجایی آن ها را در فاصله ای که با بزرگی کهکشان میزبانش هم برابری می کند ببینیم. این سنجش ها می توانند بینش هایی درباره ی میزان انرژی‌ای که این فواره ها جابجا می کنند و به درون و بیرون از کهکشانشان می برند به ما بدهد، چیزی که برای شناخت چگونگی فرگشت کهکشان ها در درازنای عمر کیهان مهم است.

مه‌یر اینک در حال ساختن ویدیویی از تصاویر هابل است که از دو فواره ی دیگر در فضای نزدیک گرفته شده اند تا چنین حرکت های پرسرعتی را در آن ها نیز جستجو کند. وی یادآوری می کند که این گونه بررسی ها تنها به دلیل عمر دراز و پویای هابل شدنی هستند، تلسکوپی که بیش از ۲۰ سال است به دنبال این فواره ها می گردد.

فواره های فراکهکشانی در طول موج های X و رادیویی در بسیاری از کهکشان ها دیده شده که از ابرسیاهچاله های مرکزی آن ها بیرون می زده، ولی در طیف نور دیدنی (مریی) چند مورد بیشتر دیده نشده. اخترشناسان هنوز درست نمی دانند چرا برخی از فواره ها در نور دیدنی دیده می شوند و برخی دیگر نه.

گزارش دستاوردهای مه‌یر در شماره ی ۲۸ می نشریه ی نیچر منتشر شده است.

دو شاهکار دیگر هابل در این زمینه: 

* ویدیوی بی سابقه هابل از فواره مرکزی یک کهکشان 

* ویدیویی که برای نخستین بار، رویدادی در ابعاد کیهانی را نشان می دهد 

واژه نامه:

supermassive black hole - time-lapse - plasma - jet - galaxy - Earth - light-saber - black hole - superluminal - extragalactic jet - NASA - Hubble Space Telescope - elliptical galaxy - NGC 3862 - active galaxy - cluster of galaxies - Abell 1367 - pearl - Eileen Meyer - Space Telescope Science Institute - STScI - shock collision - kinetic energy - optical telescope - spin axis - magnetic field - cannon ball - interstellar medium - X-ray - radio - wavelength - visible light - journal Nature

منبع: hubblesite

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان