آیا ابرسیاهچاله مرکز کهکشان راه شیری همه غول‌های سرخ پیرامونش را نابود کرده؟

اخترشناسان از دهه‌ی ۱۹۹۰ به نبودِ آزاردهنده‌ای در شمارِ غول‌های سرخِ مرکز کهکشان راه شیری پی برده بودند. نظریه‌های بسیاری برای توضیح این نبود پیشنهاد شد، و اکنون نظریه‌ای تازه، پای چیزی براستی ترسناک را پیش می‌کشد: یک فواره‌ی غول‌آسا که از ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشانمان افشانده شده بوده، هر غول سرخی که بر سر راهش بود را نابود کرده است.

سرخی‌ای نمی‌بینیم
در سال ۱۹۹۰، اخترشناس کریس اسکلگرن کمبود چشمگیرِ مونوکسید کربن (سی‌او) را در نورِ ستارگانِ نزدیک مرکز کهکشان دید. مونوکسید کربن معمولا در لایه‌های بالای جوِ ستارگان غول سرخ پیدا می شود. از آن زمان تاکنون رصدهای دقیق‌تری برای بررسی تک تک ستارگان آغاز شده، و این مساله همچنان دیده می‌شود: حدود ۱۰۰۰ غول سرخ در مرکز کهکشان گم شده.

گام "غول سرخ" واپسین گام در زندگی ستارگان خورشیدسان است. هنگامی که فرآیند همجوشی هسته‌ای هیدروژن در دل چنین ستارگانی به پایان می‌رسد، پف می‌کنند و سرخ‌فام می‌شوند و نام "غول سرخ" را می‌گیرند. این غول‌ها در سرتاسر قرص کهکشان راه شیری دیده می‌شوند. ما حتی دسته‌ای از آنها را در همسایگی‌مان داریم که یکی از آنها به نام شبان‌شانه (ابط‌الجوزا) تنها ۶۴۶ سال نوری از زمین دور است.

خوب پس چرا مرکز کهکشان این همه غول سرخ کم دارد؟ در این سال‌ها، اخترشناسان پنداشت‌های هوشمندانه‌ای را پیش کشیده‌اند که بیشتر آنها با مرکزیت کمان ای* بوده، ابرسیاهچاله‌ای که در مرکز کهکشانمان لانه دارد. این سیاهچاله‌ی غول‌پیکر با جرم ۴.۵ میلیون برابر خورشید، به طور طبیعی قلدرِ بزرگ در آن بخش کهکشان است.

کمان ای* با چنین جرمی، هر خرابکاری‌ای که بخواهد می‌تواند بکند، از جمله به هم زدنِ جمعیت طبیعی غول‌های سرخ. برای نمونه، با گرانش نیرومندی که دارد می‌تواند ستارگان را از هم بگسلد، بنابراین اگر غول سرخی گستاخی کرده و بیش از اندازه به او نزدیک شود تکه پاره خواهد شد.

یا شاید هم غول‌های سرخ آغاز به برخورد با هر پسماندی که نزدیک مرکز کهکشانست کرده باشند. لانه‌ی کمان ای* پر از استخوان‌های بیشمار ستارگانست که همگی در حجمِ به نسبت کوچکی از فضا کنار هم چپیده‌اند و اگر غول سرخی گذرش به آنجا بیفتد باید با دقت پیش برود.

در سناریوی دیگری برای توضیح این کمبود، سیاهچاله‌های کوچک‌تر (یا دیگر اجرامِ بزرگ) می‌توانند در دام گرانشِ کمان ای* بیفتند. آنها همزمان با فروکشیده شدن به سوی سیاهچاله، می‌توانند به اجرام کوچک‌تر لگد زده و آنها را از بخش مرکزی کهکشان بیرون بیندازند (و غول‌های سرخ هم که در برابر سیاهچاله‌ها به راستی "کوچک‌تر" هستند).

منطقه‌ی انفجار
ولی هیچ یک از این سناریوها به طور کامل خرسندکننده نیستند. چرا این فرآیندها باید غول‌های سرخ را از میان بردارند و نه ستارگان کوچک‌تر را؟ در پاسخ به این پرسش، گروهی از اخترشناسان چیزی تازه را پیشنهاد کرده‌اند: یک پرتوی مرگبار و کُشنده.

گزارش این دانشمندان به تازگی در نشریه‌ی برخطِ arXiv منتشر شده است.

ابرسیاهچاله‌هایی مانند کمان ای* می‌توانند فواره‌های غول‌آسایی از پرتوها و ذرات پرانرژی به فضا بیفشانند. این فواره‌ها توسط خود سیاهچاله‌ها پرتاب نمی‌شوند (سیاهچاله‌ها توانایی پرتاب یک فوتونِ تنها را هم ندارند، چه برسد به فواره‌های غول‌پیکر)، بلکه  توسط گاز و غباری که در قرص برافزایشی پیرامونشان به گرد آنها می‌چرخد پرتاب می‌شوند. این قرص‌ها دارای میدان‌های الکتریکی و مغناطیسی نیرومندی هستند (آنها همچنین برخی از درخشان‌ترین اجرام در سرتاسر کیهان هم هستند)، و این میدان‌ها می‌توانند ذرات را وادارند تا به گرد سیاهچاله بچرخند و در فواره‌هایی به بیرون پرتاب شوند.

این فواره‌ها به راستی شگفت‌آورند. اگر یک سیاهچاله‌ی غول‌پیکر فعالانه مواد تازه را ببلعد، می‌تواند فواره‌هایی به بلندی ده‌ها هزار سال نوری بیفشاند که یکپارچه از کهکشان میزبان بیرون بزنند.

ابرسیاهچاله‌ی کهکشان خودمان هم چنان چه "حباب‌های فرمی" نشان می‌دهند، می‌توانسته در چند میلیون سال گذشته چنین دوره‌ای را گذرانده باشد. این حباب‌ها منطقه‌های تنُک ولی گسترده‌ای از ذرات پرانرژی هستند که در طیف پرتو گاما می‌درخشند. اخترشناسان می‌پندارند این حباب‌ها دستاورد یک رویداد نیرومندِ برون‌ریزی فواره‌ای از کمان ای* هستند (به این دلیل به نام حباب‌های فرمی خوانده شده‌اند که نخستین بار تلسکوپ فضایی پرتو گامای فرمی ناسا آنها را شناسایی کرد). خبر یافتنشان را اینجا خواندید: * کشف حباب‌های عظیم پرتو گاما در اطراف کهکشان راه شیری)

و اگر ما غول سرخی باشیم که از بخت بد در مسیر این فواره است، این خبر خوبی برایمان نخواهد بود.

فیزیکِ ماجرا در اینجا به نسبت ساده است. غول‌های سرخ بزرگند، ولی جو این ستارگان به نسبت سُست و آزادانه به آنها وصل است. فواره‌هایی که از ابرسیاهچاله‌ها پس زده میشوند دربردارنده‌ی جریان‌هایی از ذراتند که با سرعت‌هایی نزدیک به سرعت نور پیش می‌روند.

اگر غول سرخی بر سر راهِ چنین فواره‌ای باشد، فواره می‌تواند لایه‌های بیرونی جَوَش را از آن جدا کند و ببرد و تنها یک پوسته‌ی سوخته به جا بگذارد- خاکستری به جای آن ستاره‌ی باشکوه پیشین.

این فواره با تکرار چند باره توانسته غول‌های سرخ نزدیک کمان ای* را از میان بردارد. این فرآیند به همراه فرآیندهای دیگر، مانند برخوردهای گاه به گاهِ غول سرخ-سیاهچاله (که اگرچه دیدنی است ولی به مرگ غول سرخ می‌انجامد)، گسست کشندیِ غول سرخ (هنگامی که ستاره زیر گرانش هولناک ابرسیاهچاله پاره پاره می‌شود)، کشیده شدنِ غول‌های سرخ به درون قرص برافزایشی (که اصلا جای آسوده‌ای نیست)، می‌تواند نبود ستارگان غول سرخ در مرکز کهکشان را توضیح دهد.

ولی امروزه کمان ای* چیزی نمی‌خورد، فواره‌ی نیرومندی ندارد و فعالانه حبابی نمی‌سازد. رویدادی که به پیدایش حباب‌های فرمی انجامید گذشته و رفته. این می‌توانسته واپسین دوره‌ی بزرگِ فواره‌سازِ بزرگی بوده که غول‌های سرخ را کشته، ولی شاید جلوی ساخته شدن غول‌های سرخِ تازه را نگیرد.

شاید اگر چند میلیون سال صبر کنیم -و کمان ای* هم همچنان در خواب بماند- بتوانیم ‌غول سرخ در مرکز کهکشان را بازیابی کنیم.

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

تلگرام، توییتر، و اینستاگرام یک ستاره در هفت آسمان:
telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky
instagram.com/1star.7sky

واژه‌نامه:
Sagittarius A* - star - red giant - Milky Way - galaxy - supermassive black hole - Kris Skellgren - carbon monoxide - CO - galactic center - sunlike star - fusing - hydrogen - Betelgeuse - arXiv - photon - accretion disk - electric - magnetic field - black hole - Fermi Bubbles - gamma ray - NASA - Fermi Gamma-ray Space Telescope - tidal disruption -

منبع: اسپیس دات کام

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان