سیاهچاله‌ای که هر دو نظریه نسبیت را با هم در طیف مرئی نمایش می‌دهد

* اخترشناسان به کمک تلسکوپ فضایی هابل قرص نازک دور از انتظاری از مواد را به گِرد یک ابرسیاهچاله (سیاهچاله‌ی ابرپرجرم) در قلب کهکشان مارپیچی ان‌جی‌سی ۳۱۴۷ در فاصله‌ی ۱۳۰ میلیون سال نوری زمین دیده‌اند که برای نخستین بار، اثرهای هر دو نظریه‌ی نسبیت (خاص و عام) را در طیف نور دیدنی به ما نشان می‌دهد.
سمت چپ: تصویر تلسکوپ فضایی هابل از کهکشان مارپیچی ۳۱۴۷ در فاصله‌ی ۱۳۰ میلیون سال نوری زمین. سمت راست: برداشت هنری از سیاهچاله‌ی مرکزی در ژرفای چاه گرانشی‌اش که با خط‌های سبز نشان داده شده. این تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر (۵.۱ مگ)

وجود این قرص سیاهچاله در یک چنین کهکشان فعال کم‌نوری اخترشناسان را شگفت‌زده کرده. دانشمندان، ابرسیاهچاله‌ها در کهکشان‌های ویژه‌ای مانند ان‌جی‌سی ۳۱۴۷ را بسیار گرسنه می‌دانند زیرا مواد کافی که بتوانند با گرانش خود دریافت کنند به طور منظم در دسترسشان نیست و تغذیه‌ی منظم ندارند. از همین رو اندک موادی که به سوی آنها سرازیر می‌شود به جای آن که در قرصی تخت انباشته شوند، باید پف کرده و مانند یک چنبره یا دونات شوند. پرسش اینجاست که چرا در ان‌جی‌سی ۳۱۴۷، یک قرص نازک و تخت که همانند قرص‌های بسیار بزرگ‌تر در کهکشان‌های بی‌اندازه فعال با سیاهچاله‌های هیولاپیکر و پرانرژی است درست شده؟

اهمیت ویژه‌ی این قرص اینست که فرصتی کم‌مانند برای آزمایش نظریه‌های نسبیت آلبرت اینشتین به ما می‌دهد. این قرص به اندازه‌ای در میدان گرانشی نیرومند سیاهچاله فرو رفته که نور گازهای درونش بر پایه‌ی همین نظریه‌های نسبیت تغییر کرده‌اند و اخترشناسان می‌توانند نگاهی ناب و کم‌مانند به فرآیندهای پویا و دینامیکی نزدیک یک سیاهچاله بیندازند.

مارکو کیابرجه از دانشگاه جانز هاپکینز می‌گوید: «ما تاکنون اثرهای هر دو نظریه‌ی نسبیت، هم خاص و هم عام را در طیف دیدنی (مریی) با چنین وضوحی ندیده بودیم.»

بر پایه‌ی داده‌های هابل، سرعت چرخش مواد به گرد این سیاهچاله بیش از ۱۰ درصد سرعت نور است. با چنین سرعت سرسام‌آوری، گازهای یک سمت قرص که دارند از ما دور می‌شوند کم‌نور و در سمتی که به زمین نزدیک می‌شوند پرنور می‌شوند. این پدیده به نام "پرتوافکنی نسبیتی" (relativistic beaming) شناخته می‌شود و در نسبیت خاص پیش‌بینی شده. داده‌های هابل همچنین نشان می‌دهند که این گازها به اندازه‌ای به سیاهچاله نزدیکند و در چاه گرانشی آن فرو رفته‌اند که نورشان با سختی از آن می‌گریزد تا به چشم ما برسد [پیش‌بینی نسبیت عام] و از همین رو طول موجش کش آمده و سرخ‌تر شده است. جرم این ابرسیاهچاله حدود ۲۵۰ میلیون برابر خورشید است.

نویسنده‌ی اصلی این پژوهش، استفانو بیانکی از دانشگاه رم III در ایتالیا می‌گوید: «این نیم‌نگاهی فریبنده به یک قرص بسیار نزدیک به یک سیاهچاله است، به اندازه‌ای نزدیک که سرعت‌ها و شدت کشش گرانشی بر چیزی که ما از فوتون‌های نورش می‌بینیم اثر گذاشته است.»

پژوهشگران برای بررسی گرداب مواد در ژرفای قرص از دوربین طیف‌نگار تلسکوپ هابل (STIS) بهره گرفتند. STIS نوری که از یک جسم می‌آید را برای شناسایی بسیار دقیقِ سرعت، دما و دیگر ویژگی‌های آن به طول موج‌های جداگانه تجزیه می‌کند. این دستگاه به گونه‌ی کارآمدی مناطق کم‌نور پیرامون یاهچاله را با پوشاندن تابش خیره‌کننده‌ی خود کهکشان رصد کرد.

اخترشناسان در آغاز این کهکشان را برای اعتباربخشی به مدل‌های پذیرفته شده درباره‌ی کهکشان‌های فعال کم نورتر برگزیده بودند: کهکشان‌هایی با خوراک و تغذیه‌ی بد. بر پایه‌ی این مدل‌ها، قرص‌های مواد زمانی پدید می‌آیند که مقدار فراوانی از گاز در دام گرانش نیرومند سیاهچاله بیفتد و در پی آن، پرتوهای بسیار شدیدی تابیده و چراغ درخشانی به نام اختروش روشن می‌شود.

بیانکی می‌گوید: «این گونه قرصی که ما دیده‌ایم یک اختروش کوچک است که انتظار نداشتیم وجود داشته باشد. این از همان گونه قرص‌هایی‌ست که در اجرام ۱۰۰۰ یا حتی ۱۰۰ هزار بار درخشان‌تر دیده می‌شود. پیش‌بینی مدل‌های کنونی ما برای کهکشان‌های فعالِ بسیار کم‌نور آشکارا شکست خورد.»

این گروه امیدوارند به کمک هابل بتوانند نمونه‌های دیگری از قرص‌های بسیار فشرده به گِرد سیاهچاله‌های کم‌نور در این گونه کهکشان‌های فعال را شکار کنند.

--------------------------------------------
تلگرام و توییتر یک ستاره در هفت آسمان:

واژه‌نامه:
NASA - ESA - Hubble Space Telescop - supermassive black hole - spiral galaxy - NGC 3147 - black hole - active galaxy - Albert Einstein - general relativity - special relativity - visible light - Marco Chiaberge - AURA - Johns Hopkins Univeristy - speed of light. - Earth - wavelength - Sun - photon - Stefano Bianchi - Università degli Studi Roma Tre - Italy - Hubble Space Telescope Imaging Spectrograph - STIS - quasar

منبع: spacetelescope

0 دیدگاه شما:

Blogger template 'Browniac' by Ourblogtemplates.com 2008

بالای صفحه