میدان مغناطیسی سیاهچاله ام۸۷ هم تصویربرداری شد

تصویر تازه‌ای از ابرسیاهچاله‌ی کهکشان ام۸۷ این بار در نور قطبیده- تصویر بزرگ‌تر

نخستین تصویری که از سایه‌ی یک سیاهچاله گرفته شده بود دارد جالب‌تر می‌شود. گروه تلسکوپ ایونت هورایزن (تلسکوپ افق رویداد، ئی‌اچ‌تی) در سال ۲۰۱۹ نخستین تصویر مستقیم از یک سیاهچاله را منتشر کرد، و اگرچه این تصویر به خودی خود چشمگیر بود، آن گنجینه‌ای از داده‌های گوناگون علمی که برخی امیدوار بودند باشد نبود.

اکنون پژوهشگران با افزودن نور قطبیده به این تصویر، بینشی درباره‌ی این که میدان‌های مغناطیسی پیرامون یک ابرسیاهچاله (سیاهچاله‌ی کلان‌جرم) چگونه فواره‌های نیرومندی از مواد پدید می‌آورند به ما داده‌اند.

سارا ایسون، یکی از اعضای گروه ئی‌اچ‌تی از دانشگاه رادبود هلند می‌گوید: «داده‌های چندانی درباره‌ی فیزیک واقعی گازهای پیرامون سیاهچاله در دست نبود.»«نگاه کردن به آن در نور قطبیده، آگاهی‌هایی درباره‌ی میدان مغناطیسی سیاهچاله به ما داد.»

در پروژه‌ی ئی‌اچ‌تی آرایه‌ای از هشت تلسکوپ در سراسر زمین به کار می‌رود که با هم، سیاره‌ی زمین را به یک رادیوتلسکوپ غول‌پیکر تبدیل می‌کنند، رادیوتلسکوپی که به ما امکان داده تا نمایی بی‌سابقه از ابرسیاهچاله‌ی مرکز کهکشان ام۸۷، در فاصله‌ی ۵۵ میلیون سال نوری زمین ببینیم. نوری که ئی‌اچ‌تی دریافت می‌کند از الکترون‌هایی گسیلیده شده که در راستای میدان‌های مغناطیسی شتاب گرفته‌اند، و قطبش این نور به جهت میدان مغناطیسی بستگی دارد.

گروه ئی‌اچ‌تی با بهره ازسنجش‌هایی که روی نور قطبیده‌ی نزدیک سیاهچاله‌ی ام۸۷ انجام داده بودند دریافتند که شدت این میدان مغناطیسی میان ۱ و ۳۰ گاوس است، حدود ۵۰ برابر شدت میدان مغناطیسی زمین در قطب‌های سیاره، جایی که بیشترین شدت را دارد.

ایسون می‌گوید: «نور قطبیده دارای مسیرهایی خمیده، مانند مارپیچ بود. این به ما می‌گوید که میدان مغناطیسی پیرامون سیاهچاله آراسته و مرتب است، و این واقعا مهم است زیرا تنها یک میدان مغناطیسی مرتب می‌تواند فواره بیفشاند- یک میدان مغناطیسی نامرتب و به هم ریخته نمی‌تواند این کار را بکند.»

برخی سیاهچاله‌ها، از جمله سیاهچاله‌ی درون کهکشان ام۸۷، فواره‌های غول‌پیکری از مواد می‌افشانند، ولی این که دقیقا چگونه این کار را انجام می‌دهند دیرزمانی‌ست که یک راز مانده. پژوهشگران فکر می‌کنند این فواره‌ها توسط میدان‌های مغناطیسی پرتاب شده و شکل می‌گیرند، ولی شواهدِ آن محدود است.

این تصویرِ آرایه‌ی آلما فواره‌ی کهکشان ام۸۷ را در نور قطبیده نشان می‌دهد و ساختار میدان مغناطیسی در راستای آن را نمایان می‌کند.

ایسون می‌گوید: «این فرآیندِ فواره‌ای به کلی شگفت‌انگیز است- چیزی به اندازه‌ی سامانه‌ی خورشیدی بتواند فواره‌ای بیفشاند که از کل کهکشان بیرون بزند و حتی در کهکشان‌های همسایه رخنه کند. اکنون ما داریم برای نخستین بار، به راستی میدان مغناطیسی نزدیک سیاهچاله را می‌بینیم، و همین پیوند با فواره است که نیرومندترین فرآیند در سرتاسر کیهان است.»

سنجیدن میدان مغناطیسی سیاهچاله با نور قطبیده به پژوهشگران امکان داد تا شمار احتمال‌ها برای چگونگی کارِ سیاهچاله و فواره‌اش را به گونه‌ی چشمگیری کم کنند. آنها مشاهدات خود را با شبیه‌سازیِ ۱۲۰ مدل نظری گوناگون مقایسه کردند و تنها ۱۵ مدل دیدند که با چیزی که در عمل می‌بینیم همخوانی داشتند.

در همه‌ی این ۱۵ مدل، میدان‌های مغناطیسی سیاهچاله‌ها به نسبت نیرومند هستند و مواد را از خود سیاهچاله دور می‌کنند. این میدان‌های مغناطیسی نیرومند در لبه‌ی سیاهچاله به اندازه‌ای نیرومند هستند که بخشی از گاز داغ را به پس می‌رانند و با جلوگیری از کشیده شدنِ آن به درون چاه گرانشی سیاهچاله، آن را به درون فواره‌ای کشانده و به بیرون می‌افشانند.

هنوز روشن نیست که این احتمال‌ها برای ابرسیاهچاله‌های دیگر هم به همین گونه محدود هستند یا این تنها ویژه‌ی ابرسیاهچاله‌ی ام۸۷ است. اندرو چایل، یکی دیگر از اعضای ئی‌اچ‌تی از دانشگاه پرینستون می‌گوید: «بسیاری از کارهایی که در سالهای آینده باید انجام دهیم فهمیدن اینست که چه درس‌هایی می‌توانیم از این چشمه و نیز چشمه‌های دیگر بگیریم.»

به گفته‌ی وی، تا امروز به نظر می‌رسد همه‌ی سیاهچاله‌هایی که فواره‌های نیرومند دارند می‌توانند مانند سیاهچاله‌ی ام۸۷ رفتار کنند. افزودن تنها چند تلسکوپ دیگر به آرایه‌ی ئی‌اچ‌تی (کاری که پژوهشگران برنامه‌ی انجامش را ریخته‌اند) می‌تواند به یافتن شیوه‌ی دقیق افشاندن فواره توسط سیاهچاله‌ها کمک کند.

دو پژوهشنامه در این باره در نشریه‌ی آستروفیزیکال جورنال لترز: ۱ و ۲.

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

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

واژه‌نامه:
black hole - Event Horizon Telescope - EHT - smorgasbord - polarised - magnetic field - supermassive black hole - jet - Sara Issaoun - Radboud University - Netherlands - Earth - M87 - galaxy - electron - polarisation - planet - pole - Andrew Chael - Princeton University - Astrophysical Journal Letters

منبع: نیوساینتیست

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان