چنبره ناهمواری که یک سیاهچاله غول پیکر را در میان گرفته

پرجرم ترین سیاهچاله های کیهان اغلب با قرص های فشرده ی چنبره-مانندی از گاز و غبار در بر گرفته شده اند. سرنوشت مواد درون این چنبره ها فروکشیده شدن به درون سیاهچاله ی مرکزشان، و بزرگ تر کردن آن است. تا همین چندی پیش، تلسکوپ ها نمی توانستند در برخی از این چنبره ها نفوذ کرده و فضای میانش را ببینند.

آندریا مارینوچی از دانشگاه رم IIIی ایتالیا می گوید: «ما در آغاز فکر می کردیم که برخی از سیاهچاله ها پشت دیواره ها یا پرده هایی از مواد پنهان شده اند که نمی شود پشتشان را دید.» مارینوچی نویسنده ی اصلی پژوهشنامه ایست که در ماهنامه ی انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شده و دستاوردهای آرایه ی تلسکوپی طیف سنج هسته ای ناسا (نوستار، NuSTAR) و رصدخانه ی فضایی XMM-نیوتن اروپا را در آن شرح داده است.

کهکشان NGC ۱۰۶۸ را می توانید در این نمای نزدیک از چشم تلسکوپ فضایی هابل ناسا ببینید. دید نیرومند نوستار در طیف پرتوهای پرانرژی X توانسته بهترین دیدگاهی که تاکنون از ابرسیاهچاله ی مرکز این کهکشان داشته ایم را به ما بدهد. این سیاهچاله ی فعال -که در پیوستِ بزرگنمایی شده می بینید- یکی از نهفته ترین سیاهچاله های شناخته شده است، بدین معنا که با ابرهایی فشرده و چگال از گاز و غبار در میان گرفته شده، ابرهایی که یکی از چگال ترین چنبره ها را ساخته اند. تصویر بسیار بزرگ تر (۷.۶۶ مگ)
تصویر پیوست یک برداشت هنری (نقاشی) است. اندازه ی بسیار بزرگ تر (۷.۴۶ مگ)

نوستار به تازگی توانسته با دید پرتو X خود در یکی از چگال ترین چنبره هایی که تاکنون پیرامون یک سیاهچاله ی ابرپرجرم یافته شده نفوذ کرده و ژرفای آن را بکاود. این ابَرسیاهچاله در مرکز یک کهکشان مارپیچیِ شناخته شده به نام NGC ۱۰۶۸ نهفته که با فاصله ی ۴۷ میلیون سال نوری، در صورت فلکی نهنگ جای دارد.

نوستار در این کاوش های خود پرده از وجود یک چنبره ی کیهانی ناهموار برداشت. مارینوچی می گوید: «این مواد چرخان آن گونه که در آغاز می پنداشتیم یک چنبره ی ساده و هموار نیستند، بلکه کپه کپه و ناهموارند.»

نخستین بار در نیمه های دهه ی ۸۰ میلادی برای توضیح این که چرا برخی از سیاهچاله ها پشت گاز و غبار پنهانند ولی برخی دیگر پنهان نیستند، نظریه ی وجود قرص های چنبره-مانندِ گاز و غبار پیرامون آن ها پیشنهاد شد. بر پایه ی این پنداشت، جهت گیری چنبره نسبت به زمین بر دید ما از سیاهچاله و پرتوافشانی های نیرومند آن اثر می گذارد. اگر چنبره لبه-نما باشد، یعنی از چشم ما از لبه دیده شود، سیاهچاله پنهان خواهد بود. اگر چنبره رونما باشد، یعنی از روبرو دیده شود، سیاهچاله و مواد درخشنده ی پیرامونش شناسایی پذیر خواهد بود. این پنداشت به نام "مدل یکپارچه" خوانده شد زیرا رَوشمندانه، انواع گوناگون سیاهچاله ها را تنها بر پایه ی جهت گیری آن ها به هم می پیوندد.

در دهه های گذشته، اخترشناسان نشانه هایی یافته بودند از این که این چنبره ها به آن همواری که زمانی پنداشته می شد نیستند بلکه بیشتر همانند شیرینی های دونات معیوب و ناصافی هستند که یک شیرینی فروش ممکن است دور بیندازد.

اکنون برای نخستین بار این ناهمواری در یک چنبره ی اَبَرچگال دیده شده و مشاهده ی آن از این اندیشه پشتیبانی می کند که شاید این ناهمواری ها پدیده ی رایجی باشند. این پژوهش برای شناخت رشد و دگرگونی سیاهچاله های غول پیکر و کهکشان های میزبانشان مهم است.

یکی از نویسندگان به نام پوشاک گاندی از دانشگاه ساوتهمپتون بریتانیا می گوید: «ما به خوبی نمی دانیم که چرا برخی از ابرسیاهچاله ها به این شدت پنهانند، یا چرا موادی که آن ها را در بر گرفته ناهموار است.»

نوستار و XMM-نیوتن در دو نوبت میان ۲۰۱۴ و ۲۰۱۵، همزمان ابرسیاهچاله ی مرکز NGC ۱۰۶۸ را رصد کردند. در یکی از این نوبت ها در اوت ۲۰۱۴، نوستار افزایشی در روشنایی دید. نوستار طیف پرتوهای X را در انرژی هایی بالاتر از XMM-نیوتن می بیند، و تنها همین پرتوها هستند که می توانند در ابرهای فشرده ی پیرامون سیاهچاله رخنه کنند. به گفته ی دانشمندان، دلیل این افزایش ناگهانی در پرتوهای X پرانرژی یک کاهش فشردگی در مواد پیرامون ابرسیاهچاله بوده.

مارینوچی می گوید: «انگار در یک روز ابری، بخشی از ابرها از جلوی خورشید کنار بروند و نور خورشید از شکافی که پدید آمده به بیرون بتابد.»

در این تصویر که از همگذاری داده های طیف دیدنی (مریی) و X درست شده، کهکشان NGC ۱۰۶۸ یا ام۷۷ را می بینید. پرتوهای X پرانرژی که به رنگ ارغوانی نشان داده شده اند، توسط آرایه ی تلسکوپی طیف سنج هسته ای ناسا (نوستار، NuSTAR) دریافت شده و تصاویر نور دیدنی هم از داده های تصویری تلسکوپ فضایی هابل و پیمایش دیجیتالی آسمان اسلون به دست آمده اند. پرتوهای x از یک سیاهچاله ی ابرپرجرم فعال یا "اختروش" در مرکز سیاهچاله می آیند. این ابرسیاهچاله به دلیل نزدیکیش به زمین، به خوبی بررسی شده است. تصویر بزرگ تر

NGC ۱۰۶۸ برای اخترشناسان به عنوان نخستین سیاهچاله ای که پنداشت "یکپارچگی" را پدید آورد شناخته می شود. مارینوچی می گوید: «ولی اکنون تنها به کمک نوستار است که توانسته ایم از پشت چنین ابری، نگاه مستقیم و البته زودگذری به سیاهچاله ی آن بیندازیم. این به ما اجازه می دهد تا پنداشت "یکپارچگی" را بهتر بیازماییم.»

دانشمندان می گویند پژوهش آینده به این پرسش خواهد پرداخت که چه چیزی باعث این ناهمواری در چنبره های سیاهچاله ها می شود. پاسخ می تواند به شکل های گوناگونی باشد. شاید یک سیاهچاله به هنگام فروکشیدن و بلعیدن مواد پیرامونش در آن ها آشفتگی و تلاطم پدید می آورد. یا شاید انرژی‌ای که از ستارگان جوان بیرون می زند تلاطمی را بر می انگیزد که سپس از راه چنبره به بیرون می تراود. یک احتمال دیگر اینست که این توده ها و ناهمواری های چنبره از موادی ناشی شده که به سوی خود چنبره سرازیر می شوند. به هنگام شکل گیری کهکشان ها، مواد به سوی مرکز روانه می شوند، جایی که چگالی و گرانش در بیشترین اندازه است. این مواد تمایل دارند انبوه و توده شوند، تقریبا مانند جریان آبشاری که با برخورد به زمین، قطره قطره می شود.

گاندی می گوید: «ما می خواهیم بفهمیم که عامل این ناهمواری درون چنبره است یا بیرون آن.»

دنیل استرن، دانشمند پروژه ی نوستار در آزمایشگاه پیشرانش جت ناسا در پاسادنای کالیفرنیا می گوید: »مشاهدات هماهنگ نوستار و XMM-نیوتن یک بار دیگر دانش هیجان انگیزی که با همکاری آن ها امکان پذیر می شود را به ما نشان داد.»

واژه نامه:

black hole - doughnut - torus - Andrea Marinucci - Roma Tre University - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society - NASA - Nuclear Spectroscopic Telescope Array - NuSTAR - European Space Agency - XMM-Newton space observatory - X-ray - supermassive black hole - spiral galaxy - NGC 1068 - Cetus constellation - Earth - edge-on - face-on - unified model - Poshak Gandhi - sun - unification concept - unevenness - star - Daniel Stern - Jet Propulsion Laboratory - Hubble Space Telescope - Sloan Digital Sky Survey - quasar

منبع: nasa

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان