موادی که دارند با ۳۰ درصد سرعت نور به درون یک سیاهچاله کشیده می‌شوند

یک گروه از اخترشناسان بریتانیایی توانسته‌اند سرعت موادی که به سوی ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشانی به نام پی‌جی۲۱۱+۱۴۳ در فاصله‌ی حدود یک میلیارد سال نوری زمین فرو کشیده می‌شود را اندازه بگیرند که برابر با ۳۰ درصد سرعت نور بود. این دانشمندان که رهبری آنها را پرفسور کن پاوندز از دانشگاه لستر بر عهده دارد، از داده‌های پرتو X رصدخانه‌ی ایکس‌ام‌ام-نیوتن برای بررسی این سیاهچاله بهره گرفتند.

ساختار ویژه‌ی قرص در شبیه‌سازی برای یک قرص ناهم‌تراز پیرامون یک سیاهچاله‌ی چرخان

تقریبا در مرکز همه‌ی کهکشان‌ها، از جمله راه شیری خودمان، ابرسیاهچاله‌ای به جرم میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید جای دارد. اگر مواد کافی برای بلعیدن در دسترس این ابرسیاهچاله‌ها باشد، مرکز کهکشانشان را بی‌اندازه درخشان کرده و یک هسته‌ی کهکشانی فعال (ای‌جی‌ان) یا اختروش پدید می‌‌آورند.

ولی سیاهچاله‌ها به اندازه‌ای چگال و فشرده‌اند که چرخش گاز و مواد به گرد آنها تقریبا همیشه بیش از آنست که بتوانند به طور مستقیم به سوی آن فرو کشیده شوند. به جای آن، در مسیری مارپیچی درون یک قرص برافزایشی، و به آهستگی به آن نزدیک و نزدیک‌تر می‌شوند. سرعت مواد در این مسیر بیشتر و بیشتر می‌شود و داغ و درخشان شده، و انرژی گرانشی را به تابشی که اخترشناسان می‌بینند تبدیل می‌کنند.

مدار گازها پیرامون یک سیاهچاله اغلب هم‌تراز با چرخش خود سیاهچاله در نظر گرفته می‌شود، ولی دلیل قانع‌کننده‌ای برای درست بودن این پنداشت وجود ندارد. در حقیقت تغییر فصل‌ها روی زمین هم به این دلیلست که چرخش روزانه‌ی زمین هم‌تراز با مدار سالانه‌اش به گرد خورشید نیست.

دانشمندان تاکنون شناخت درستی درباره‌ی تاثیر این چرخش ناهم‌تراز بر فروکشیده شدن مواد به درون سیاهچاله پیدا نکرده‌اند. این به ویژه درباره‌ی تغذیه‌ی ابرسیاهچاله‌ها اهمیت دارد که مواد (گازها و ابرهای میان‌ستاره‌ای و حتی ستارگانِ تنها) می‌توانند از هر سو به درونشان کشیده شوند.

دانشمندان به کمک تلسکوپ ایکس‌ام‌ام-نیوتن کل دامنه‌ی طیف پرتو ایکسی که از کهکشان پی‌جی۲۱۱+۱۴۳ می‌آمد را بررسی کردند. این کهکشان با فاصله‌ی بیش از یک میلیارد سال نوری از زمین، در راستای صورت فلکی گیسو جای دارد و یک کهکشان سیفرت است، با یک هسته‌ی کهکشانی بسیار درخشان که دستاورد حضور یک ابرسیاهچاله در آنست.

پژوهشگران پی بردند که این طیف به شدت دچار سرخگرایی شده، که نشان می‌داد مواد از چشم ما دارند با سرعت سرسام‌آور ۳۰ درصد سرعت نور، چیزی حدود ۱۰۰ هزار کیلومتر بر ثانیه، به درون سیاهچاله می‌ریزند. این مواد تقریبا چرخشی به گرد سیاهچاله نداشتند و بی‌اندازه به آن نزدیک بودند (نزدیک در استاندارد اخترشناسی)، با فاصله‌ی تنها ۲۰ برابر افق رویداد سیاهچاله.

این مشاهدات سازگاری نزدیکی با پژوهش نظری تازه‌ای دارد که آن هم در دانشگاه لستر انجام شده و در آن، یک شبیه‌سازی ابررایانه‌ای برای "از هم گسیختن" قرص‌های برافزایشی ناهم‌تراز انجام گرفته بود. این شبیه‌سازی نشان می‌داد که حلقه‌های گاز می‌توانند از هم گسیخته شوند، چرخش یکدیگر را خنثا کنند و باعث شوند گاز به جای مسیر چرخشی، یکراست به درون سیاهچاله کشیده شود.

پرفسور پاوندز می‌گوید: «کهکشانی که ما با ایکس‌ام‌ام-نیوتن رصد کردیم سیاهچاله‌ای به جرم ۴۰ میلیون برابر خورشید دارد که بسیار درخشان است و ظاهرا خوب تغذیه می‌شود. در حقیقت ما حدود ۱۵ سال پیش باد نیرومندی در آن دیدیم که نشان می‌داد این سیاهچاله مقدار هنگفتی گاز و ماده را بلعیده بوده. با این که چنین بادهایی اکنون در بسیاری از کهکشان‌های فعال دیده می‌شود، ولی با دیدن ریزش مستقیم مواد به درون ابرسیاهچاله‌ی پی‌جی۲۱۱+۱۴۳، یک "نخستین" دیگر نیز به نام این کهکشان ثبت می‌شود.»

وی می‌افزاید: «ما توانستیم به مدت نزدیک به یک روز توده‌ای از مواد به جرم زمین را که داشت به سوی سیاهچاله کشیده می‌شد دنبال کنیم و دیدیم که تا پیش از بلعیده شدن توسط سیاهچاله، به سرعت یک سوم سرعت نور رسید.»

نتیجه‌ی دیگری که از این پژوهش می‌گیریم اینست که به احتمال بسیار، "برافزایش آشفته" برای قرص‌های ناهم تراز پدیده‌ای رایج در ابرسیاهچاله‌هاست. چنین سیاهچاله‌هایی پس از آن بسیار آهسته می‌چرخند و می‌توانند نسبت به آنچه به طور معمول پنداشته می‌شود، مواد بسیار بیشتری را ببلعند و سریع‌تر رشد کنند؛ که این می‌تواند توضیحی برای این پرسش باشد که چرا سیاهچاله‌های آغاز کیهان به سرعت به چنان جرمی رسیده بودند.

گزارش این دانشمندان در ماهنامه‌ی انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شده است.

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

تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

twitter.com/1star_7sky

واژه‌نامه:

UK - black hole - speed of light - galaxy - PG211+143 - Professor Ken Pounds - University of Leicester - European Space Agency - X-ray - XMM-Newton - Milky Way - supermassive black hole - Sun - quasar - active galactic nucleus - AGN - accretion disc - Earth - spectra - wavelength - constellation Coma Berenices - Seyfert galaxy - nucleus - event horizon - Dirac supercomputer - Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

منبع: sciencedaily

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان