تپش‌های نامنظم قلب یک سیاهچاله

* در مرکز خوشه‌ی کهکشانی قنطورس، به فاصله‌ی ۱۴۵ میلیون سال نوری زمین، کهکشان بیضیگون بزرگی به نام ان‌جی‌سی ۴۶۹۶ جای دارد که در ژرفای دلش سیاهچاله‌ای غول‌پیکر لانه گزیده.

داده‌های تازه‌ی رصدخانه‌ی پرتو X چاندرای ناسا و چند تلسکوپ‌ دیگر جزییاتی را درباره‌ی این سیاهچاله‌ی غول‌پیکر آشکار کرده. اگرچه خود این سیاهچاله دیده نمی‌شود ولی تاثیری که بر اجرام کهکشان و خوشه‌ای که در آنست می‌گذارد را می‌توان بررسی کرد.

این سیاهچاله به گونه‌ای مانند یک قلب تپنده است که خون را از راه سرخرگ‌ها به درون بدن می‌فرستد. به همین شیوه، یک سیاهچاله می تواند مواد و انرژی را به درون کهکشان میزبانش و فراتر از آن تزریق کند.

پرتو X

دانشمندان با بررسی جزییات داده‌های پرتو ایکس چاندرا شواهدی از فوران‌های تکرارشونده‌ای از ذرات پرانرژی یافته‌اند که از ابرسیاهچاله‌ی مرکز ان‌جی‌سی ۴۶۹۶ سرچشمه می‌گیرند. این فوران‌ها حفره‌های گسترده‌ای در گاز داغی که فضای میان کهکشان‌های خوشه را پر کرده درست می‌کنند. آنها همچنین امواج شوکی، همسان با غرش‌های صوتی (sonic boom) که توسط هواپیماهای پرسرعت ایجاد می‌شود پدید می‌آورند که تا ده‌ها هزار سال نوری در فضای خوشه پیش می‌روند.

این تصویر از همگذاری داده‌های چند تلسکوپ درست شده: داده‌های پرتو X چاندرا (رنگ سرخ) که گازهای داغ خوشه را نشان می‌دهند، داده‌های رادیویی آرایه‌ی بسیار بزرگ کارل جانسکی بنیاد ملی علوم (رنگ آبی) که ذرات پرانرژی فواره‌های ابرسیاهچاله را نمایان کرده‌اند. داده‌های نور دیدنی (مریی) تلسکوپ فضایی هابل (رنگ سبز) نیز کهکشان‌های درون خوشه و همچنین کهکشان‌ها و ستارگان بیرون از خوشه را نشان می‌دهد.

پرتوهای رادیویی

اخترشناسان با انجام پردازش ویژه‌ای روی داده‌های پرتو ایکس توانسته‌اند ۹ حفره را در گازهای میان کهکشان‌های خوشه آشکار کنند. در تصویر دیگر، این حفره‌ها با حرف‌های A تا I، و جای سیاهچاله هم با + برچسب خورده‌اند.

پژوهشگران برآورد می‌کنند که فوران‌ها یا "تپش‌های" این سیاهچاله هر ۵ تا ۱۰ میلیون سال یک بار رخ می‌دهند. افزون بر مدت زمان‌های متفاوت، این تپش‌ها از این نظر که بازه‌های زمانی متفاوتی میانشان است نیز با تپش‌های منظم قلب انسان تفاوت دارند.

با پردازش داده‌های پرتو ایکس به شیوه‌ای متفاوت، دنباله‌ای از ساختارهای خمیده (منحنی) به فاصله‌های تقریبا یکسان در گاز داغ آشکار شد. این ساختارها می‌تواند در اثر امواج صدا که از تپش‌های پی در پیِ سیاهچاله تولید می‌شود پدید آمده باشند. در یک خوشه‌ی کهکشانی، گاز داغی که فضای خوشه را پر کرده به امواج صدا اجازه‌ی انتشار می‌دهد (البته با بسامدی بسیار پایین‌تر از آستانه‌ی شنوایی انسان).

نور دیدنی (مریی)

ساختارهای درون خوشه‌ی قنطورس همانند موج‌هایی هستند که در خوشه‌ی برساووش دیده شده. نواک (زیر و بمی) صدای خوشه‌ی قنطورس بی‌اندازه ژرف (پایین) است، هم‌ارز یک صدای ناهنجار حدود ۵۶ اکتاو پایین‌تر از نت‌های نزدیک "دو میانی" (middle C). این یک نواک کمی بالاتر (حدود یک اکتاو) نسبت به صدای خوشه‌ی برساووش است. توضیح‌های دیگری هم برای این ساختارهای خمیده ارایه شده، از جمله اثرهای ناشی از آشفتگی و یا میدان‌های مغناطیسی.

همچنین به نظر می‌رسد فوران‌های سیاهچاله، گازهایی که توسط ابرنواخترها بارور (غنی) شده بودند را نیز با خود بالا برده‌اند. نویسندگان گزارشی درباره‌ی پژوهش خوشه‌ی قنطورس نقشه‌ای از چگالی عنصرهای سنگین‌تر از هیدروژن و هلیوم درست کرده‌اند. 

در این نقشه، هر چه چگالی عنصرهای سنگین در منطقه‌ای بیشتر باشد، آن منطقه  به رنگ روشن‌تر نمایانده شده. بنابراین مناطقی با بیشترین چگالی عنصرهای سنگین در سمت راست سیاهچاله جای دارند. یک منطقه‌ی کم‌چگال‌تر نزدیک سیاهچاله دیده می‌شود که با این نظریه‌ که فعالیت‌های سیاهچاله بوده که گازهای بارور شده را به بیرون از مرکز خوشه رانده سازگاری دارد. انرژی تولید شده توسط سیاهچاله همچنین می تواند جلوی سرد شدن این ذخیره‌ی بزرگ گاز داغ را بگیرد که همین باعث جلوگیری از به دنیا آمدن شمار فراوانی از ستارگان در این گاز شده.

پژوهشنامه‌ای درباره‌ی این یافته‌ها در شماره‌ی ۲۱ مارس ۲۰۱۶ ماهنامه‌ی انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شده و نگارش برخط آن هم در دسترس است.

پردازشی که حفره‌های خوشه را نشان می‌دهد. این نما گسترده‌تر از تصویر همنهاده‌ی اصلی است و حدود ۱۲۲۰۰۰ سال نوری را می‌پوشاند. این تصویر همچنین کمی ساعتگرد چرخانده شده تا با تصویر اصلی همخوان شود.

پردازشی که ساختارهای خمیده را نمایان کرده. این تصویر هم گسترده‌تر از تصویر همنهاده‌ی اصلی است و حدود ۵۰۰ هزار سال نوری را می‌پوشاند. همچنین این عکس نیز کمی ساعتگرد چرخانده شده تا با تصویر اصلی همخوان شود.

--------------------------------------------

کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

واژه نامه:

Centaurus galaxy cluster - elliptical galaxy - NGC 4696 - supermassive black hole - core - NASA - Chandra X-ray Observatory - black hole - Earth - X-ray - jet - shock wave - sonic boom - airplane - radio - NSF - Karl G. Jansky Very Large Array - Hubble Space Telescope - star - heartbeats - sound wave - frequency - Perseus cluster - pitch - octave - note - middle C - magnetic field - supernova - element - hydrogen - helium - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

منبع: nasa

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان