شعبده‌بازی کیهانی: فواره‌ای با سرعت ۵ برابر سرعت نور!

* به تماشای برنامه‌ یک شعبده‌باز چیره‌دست خوش آمدید!

یک باریکه‌ی انرژی که مانند خلال دندان در زیتون یک کوکتل، از کهکشان ام۸۷ بیرون زده، دارد یک جادوگری هیجان‌انگیز انجام می‌دهد: به نظر می‌رسد سرعتش از نور بیشتر است؛ آن هم حدود ۵ برابر! این چیزیست که تلسکوپ فضایی هابل اندازه گرفته.

فواره‌ی غول‌آسای کهکشان ام۸۷ که مانند یک چراغ جوشکاری فضایی است. تصویر بزرگ‌تر

این نخستین بار در سال ۱۹۹۵ در کهکشان ام۸۷ دیده شد و تاکنون در چند کهکشان دیگر هم مشاهده شده. احتمالا این همه‌ی واقعیت‌ها را برای شما به چالش کشیده: مگر نه این که هیچ چیز در کیهان نمی‌تواند از نور سریع‌تر حرکت کند؟ قوانین فیزیک را که نمی‌توانیم بشکنیم... می‌توانیم؟

اگر می‌خواهید در خیال و رویای خود در جایگاه تماشاگر باقی بمانید و از آن لذت ببرید، ادامه‌ی این نوشته را نخوانید. وگرنه تشریف بیاورید به پشت صحنه‌ی این شعبده‌بازی و ببینید جریان چیست- و چگونه دارد به اخترشناسان در شناخت سرنوشت همه‌ی کهکشان‌ها کمک می‌کند.

توده‌هایی سریع‌تر از نور؟

ما از سال ۱۹۱۸ با فواره‌ی پلاسمایی که از ام۸۷ بیرون زده آشناییم. در آن زمان، اخترشناسی به نام هبر کرتیس باریکه‌ای از نور را دید که به این کهکشان وصل شده. از آنجایی که این باریکه از فاصله‌ی بسیار دوری دیده می‌شد، پس می‌بایست بسیار بزرگ باشد- با درازای حدود ۶۰۰۰ سال نوری.

اخترشناسان امروزه می‌دانند که شمار بسیاری از کهکشان‌ها دارای ابرسیاهچاله‌ای مرکزی هستند که هر از گاهی ستارگان و ابرهای گازی کهکشان میزبانشان را می‌بلعند. این مواد با فروکشیده شدن مارپیچی به درون سیاهچاله، داغ می‌شوند و میدان‌های مغناطیسی هم بخشی از آنها را به شکل افشانه‌هایی از پلاسما [در راستای قطب مغناطیسی] به فضا پس می‌زنند. این فواره‌ها می‌توانند به سرعت‌هایی نزدیک به (ولی نه بیشتر از) سرعت نور برسند [از همین رو به نام فواره‌های نسبیتی شناخته می‌شوند-م].

اگر از پشت تلسکوپی به ام۸۷ نگاه کنید، این نیزه‌ی پلاسما را کج می‌بینید: به جای آن که درست در خط دید ما باشد، کمی نسبت با آن رو به سمت راست زاویه دارد.

برای درک این توهم، یک توده‌ی پلاسما را در نظر بگیرید که از پایه‌ی این فواره (جایی که به کهکشان پیوسته) آغاز به حرکت می‌کند و پرتویی از نور می گسیلد که هر دو رو به زمین می‌آیند. ۱۰ سال صبر کنید. در این مدت، این توده‌ی پلاسما با سرعتی که کسر بزرگی از سرعت نور است به ما نزدیک‌تر شده. این باعث می‌شود پرتوهایی که از نقطه‌ی دوم (پس از ۱۰ سال) گسیلیده شده، راهشان برای رسیدن به ما را به اندازه‌ی چند سال نوری جلوتر آغاز کنند.

اگر نخستین و دومین تصویر را از چشم‌انداز زمین با هم مقایسه کنیم، انگار که توده ی پلاسما در آسمان درست رو به سمت راست جابجا شده. ولی از آنجایی که نقطه‌ی دوم به ما نزدیک‌تر هم هست، نور آن مسافتی بسیار کمتر از آنچه به نظر می‌رسد در راه بوده. این یعنی به نظر می‌رسد زودتر از چیزی که باید به آنجا رسیده- انگار که توده‌ی پلاسما آن ۱۰ سال را با "سرعت لودریکروس" (نام تخیلی برای سرعتی چند برابر نور) پیموده.

رشته تصاویر ۱۳ ساله‌ی تلسکوپ هابل از فواره‌ی کهکشان ام۸۷. درباره‌اش کامل بخوانید: ویدیوی بی‌سابقه هابل از فواره مرکزی یک کهکشان

یکی از بسیار

ایلین مه‌یر از دانشگاه مریلند در بالتیمور کاونتی فواره‌ی ام۸۷ را چیزی بیش از شگفتی می‌داند.

در سرتاسر کیهان، برون‌ریزی‌های انرژی از ابرسیاهچاله‌ها می‌توانند فرآیند ستاره‌زایی در کهکشان‌ها را آغاز کرده و یا خاموش کنند. ولی هنوز شیوه‌ی کارکرد این فواره‌ها و مقدار انرژی‌ درونشان برای ما روشن نیست.

فواره‌هایی مانند فواره‌ی ام۸۷ که به نظر می‌رسد سریع‌تر از نور حرکت می‌کنند، در عرض چند سال نمای خود را تغیییر می‌دهند؛ چیزی که برای اجرام دوردستی مانند کهکشان‌ها نامعمول است. این به اخترشناسان اجازه می‌دهد به برآوردهای دقیقی از سرعت حرکت پلاسما و در نتیجه میزان نیرومندی فرآیند آن دست بیابند.

ام۸۷ به این دلیل جرم ویژه‌ای است که نسبت به کهکشان‌های دیگر[ی که فواره دارند] به ما نزدیک‌تر است و این کار بررسی‌اش را آسان‌تر می کند. در سال ۱۹۹۹، اخترشناسان به کمک عکس‌هایی که هابل در مدت چهار سال از این فواره گرفته بود توانستند ببینند که پلاسما رو به بیرون موج دارد. در سال ۲۰۱۳، مه‌یر مدتِ این عکس‌ها را به ۱۳ سال رساند که بر روی هم نشان می‌دادند این پلاسما به احتمال بسیار حرکتی مارپیچی مانند یک "چوب پنبه‌بازکن" دارد- که به هیچ وجه چندان پیچیده نیست.

نتایج تازه‌ی مه‌یر که اکنون برای انتشار آماده‌اند، پایه‌ی این داده‌ها را دوباره تا مدت بیش از دو دهه افزایش داده‌اند و شاید شگفتی‌های تازه‌ای را هم در بر داشته باشند. وی می‌گوید: «می‌دانید که در مدت ۲۰ سال هر چیز ناشناخته‌ای می‌تواند رخ دهد.»

و گرچه شاید پدیده‌ی سریع‌تر از نور برای مه‌یر چیز تازه‌ای نباشد، ولی هر از گاهی برای شناخت کامل آن درنگی می‌کند. بیشتر چیزهایی که می‌بینیم در آسمان حرکت می‌کنند، مانند سیاره‌ها و دنباله‌دارها، به ما نزدیکند. ولی ام۸۷ ده ها میلیون سال از ما فاصله دارد. وی می‌گوید: «ما می‌توانیم در بازه‌ی زمانی عمر انسان [در این کهکشان] چیزهای متحرک را ببینیم که دیوانه‌کننده است.»

ویدیویی که تغییرات فواره‌ی کهکشان هم۸۷ را در مدت ۱۳ سال نشان می‌دهد. اگر ویدیو اینجا اجرا نشد، می‌توانید آن را در کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان ببینید

در همین زمینه: * توهم حرکت "سریع‌تر از نور"

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

به کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

واژه نامه:

galaxy - M87 - Hubble Space Telescope - plasma - Heber Curtis - black hole - star - magnetic field - jet - speed of light - Earth - ludicrous speed - Eileen Meyer - University of Maryland - Baltimore County - star formation - corkscrew

منبع: newscientist

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان