چگونگی تغذیه سیاه‌چاله‌ها جرم آنها را آشکار می‌کند!!

ستاره‌شناسان از تنوع شدید اختروشها برای تعیین جرم سیاهچاله‌هایی استفاده می‌‌کنند که به آنها نیرو می‌دهد.

تصویر هنری از یک دیسک برافزایشی که در اطراف یک ابرسیاهچاله پرجرم دیده می‌شود. فرآیند تراکم باعث ایجاد نوسانات تصادفی در درخشندگی دیسک در طول زمان می‌شود، الگویی که مشخص شد مربوط به جرم سیاهچاله است.

مارک A. گارلیک / بنیاد سیمونز

هیچ کس نمی داند چرا اختروش‌ها سوسو می‌زنند. با این وجود این چراغ‌های متزلزل نور ممکن است پیامی در مورد سیستم‌های سیاهچاله ای که به آنها نیرو می‌دهد ارسال کند.

دیسک‌های پلاسمای در حال چرخش از سیاهچاله‌های پرجرم در کهکشانهای دور تغذیه می‌کنند و این دیسکها نور مرئی و ماوراء بنفش تولید می‌کنند که می تواند تمام ستارگان میزبان را مشخص کند. با وجود انبوه انرژی در چنین فضای کوچکی، دیسکها ناپایدار می‌شوند. در نتیجه، انتشارات آنها به طور تصادفی تغییر می‌کند، درخشان و کم نور میشود.

ستاره‌شناسان به طور فعال در حال تلاش برای درک علت رفتار دیسک‌های سیاه‌‌چاله با آنها هستند. کالین بورک و یو شن (دانشگاه ایلینوی، Urbana-Champaign) و همکارانشان، ادعا می کنند اما حتی اگر مکانیسم سوسو زدن را به طور کامل درک نکنیم، همچنان می‌توانیم از آن برای درک خود سیستمها استفاده کنیم.

جرم فلیکرز

جرم یکی از دو ویژگی توصیف کننده سیاه‌چاله است (دیگری چرخش است). با این حال، ابرسیاهچاله‌های پرجرم به سختی بر روی مقیاس قرار می‌گیرند.

ستاره‌شناسان می‌توانند ستارگان در حال چرخش یا گاز موجود در مرکز کهکشان را اندازه‌گیری کنند تا مستقیماً سیاهچاله مرکزی را “وزن” کنند، اما این روش فقط برای نمونه‌های نزدیک کاربرد دارد (که مهمترین آنها غول 4 میلیون برابر خورشیدی ما، Sgr A*) است. دیگر اندازه‌گیری‌های غیرمستقیم جرم شامل زمان نوردهی دیسک که از ابرهای مجاور “پژواک” می‌کند یا حتی غیرمستقیم‌تر، تعیین جرم بر اساس روابط با خواص کهکشان میزبان است.

یافتن یک روش جدید برای تعیین جرم سیاهچاله یک پیروزی بزرگ خواهد بود و مطالعات قبلی نشان داده‌اند که تنوع ممکن است راهی برای انجام این کار باشد. بنابراین تیم بروک 67 اختروش را تجزیه و تحلیل کرد تا تعیین کند که در چه بازه‌های زمانی – روزها، هفته‌ها، ماهها یا سالها – تغییرات روشنایی تصادفی آنها به طور قابل ملاحظه‌ای کم‌تر می‌شود.

هنگامی که گاز در سیاهچاله می‌پیچد، گرم می‌شود و نور ساطع می‌کند. به دلیل عدم ثبات در جریان گاز،  چشمک می‌زند. میانگین تفاوت روشنایی بین دو زمان‌بندی تصادفی با افزایش فاصله بین دو زمانبندی افزایش می‌یابد. با این حال، بیشتر از یک بازه زمانی مشخص، این الگو تغییر می‌کند. این مقیاس زمانی “میرایی” با جرم ارتباط تنگاتنگی دارد.

لوسی ریدینگ-ایکندا / بنیاد سیمونز

سپس محققان آن مقیاس زمانی میرایی را با جرم‌های اندازه‌گیری شده سیاهچاله‌ها (با استفاده از یکی از وسایل دیگر ذکر شده در بالا) مقایسه کردند.

به این ترتیب، آنها دریافتند که مقیاس زمانی میرایی جرم سیاهچاله را در مقیاسی عظیم، از 10000 تا 10 بیلیون جرم خورشیدی پیش‌بینی می‌کند. داده‌ها، به ویژه طیف وسیع جرم، تیم را قادر ساخت تا رابطه‌ای را روشن کنند که مطالعات قبلی تنها به آن اشاره کرده بودند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

HOW BLACK HOLES EAT REVEALS THEIR MASS

BY: MONICA YOUNG AUGUST 13, 2021

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/how-black-holes-eat-reveals-their-mass/