هابل در یک کهکشان کوتوله یک سیاهچاله پیدا کرد که در حال ستارهسازی است!!
کهکشان ستارهافشان کوتوله Henize 2-10 با ستارههای جوان در این تصویر نور مرئی هابل میدرخشد. منطقه روشن در مرکز که توسط ابرهای صورتی و خطوط گرد و غبار تیره احاطه شده است، سیاهچاله پرجرم و مهدکودکهای ستارهای فعال کهکشان را نشان میدهد. اعتبار: NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI), Alyssa Pagan (STScI)
سیاهچالهها اغلب بهعنوان هیولاهای جهان توصیف میشوند – ستارهها و هر چیزی را که خیلی نزدیک میشود مصرف میکنند و نور را به اسارت میگیرند. با این حال، شواهد دقیق از تلسکوپ فضایی هابل ناسا، یک سیاهچاله را در محیط نوری جدید نشان میدهد: پرورش به جای سرکوب تشکیل ستارهای. تصویربرداری هابل و طیفسنجی کهکشان ستارهافشان کوتوله Henize 2-10 به وضوح جریان خروجی گازی را نشان میدهد که از سیاهچاله به ناحیه تولد ستارهای درخشان مانند بند ناف کشیده شده است و ابرهای متراکم را تحریک میکند تا خوشههایی از ستارهها را تشکیل دهند. ستارهشناسان قبلاً بحث کرده بودند که یک کهکشان کوتوله میتواند سیاهچالهای مشابه سیاهچالههای کلان پرجرم در کهکشانهای بزرگتر داشته باشد. مطالعه بیشتر کهکشانهای کوتوله که در طول زمان کیهانی کوچک ماندهاند، ممکن است این سوال را روشن کند که چگونه اولین دانههای سیاهچالههای کلان پرجرم در طول تاریخ کیهان شکل گرفته و تکامل یافتهاند.
سیاهچالهها که اغلب بهعنوان هیولاهای مخربی که نور را اسیر میکنند، به تصویر کشیده میشوند، در آخرین تحقیقات تلسکوپ فضایی هابل ناسا، نقش دیگری بازی میکنند. سیاهچالهای در قلب کهکشان کوتوله Henize 2-10 به جای اینکه آنها را ببلعد ستارهها را ایجاد میکند. سیاهچاله ظاهراً به تشکیل ستاره جدید که در کهکشان رخ میدهد کمک میکند. کهکشان کوتوله در فاصله 30 میلیون سال نوری از ما، در صورت فلکی جنوبی قطبنما قرار دارد.
یک دهه پیش این کهکشان کوچک بحثی را در میان ستارهشناسان به راه انداخت که آیا کهکشانهای کوتوله خانه سیاهچالههایی متناسب با غولهای پرجرم موجود در قلب کهکشانهای بزرگتر هستند یا خیر. این کشف جدید شامل Henize 2-10 کوچکی است که تنها یک دهم تعداد ستارگان موجود در کهکشان راه شیری را در خود دارد و میتواند نقش مهمی در حل این معما داشته باشد که سیاهچالههای کلان جرم در وهله اول از کجا آمدهاند.
امی رینز که اولین شواهد را در سال 2011 برای سیاهچاله در کهکشان منتشر کرده است و محقق اصلی مشاهدات جدید هابل است، میگوید: «ده سال پیش، به عنوان یک دانشجوی فارغالتحصیل که فکر میکردم کارم را صرف تشکیل ستاره خواهم کرد، به دادههای Henize 2-10 نگاه کردم و همه چیز تغییر کرد.
رینز گفت: “از ابتدا میدانستم که اتفاقی غیرعادی و خاص در Henize 2-10 در حال رخ دادن است، و اکنون هابل تصویر بسیار واضحی از ارتباط بین سیاهچاله و منطقه تشکیل ستاره همسایه در فاصله 230 سال نوری از سیاهچاله ارائه کرده است. ”
خروجی یا پل گاز داغی به طول 230 سال نوری از ناحیه مرکزی کهکشان ستارهافشان کوتوله Henize 2-10 را نشان میدهد که سیاهچاله پرجرم کهکشان را به منطقه ستارهزایی متصل میکند. دادههای هابل در مورد سرعت خروج از سیاهچاله و همچنین سن ستارگان جوان نشاندهنده رابطه علی بین این دو است. چند میلیون سال پیش، جریان گاز داغ به ابر متراکم یک مهدکودک ستارهای برخورد کرد و مانند آب شلنگی پخش شد که بر تپهای از خاک برخورد میکند. اکنون خوشههایی از ستارگان جوان عمود بر جریان خروجی قرار گرفتهاند و مسیر گسترش آن را آشکار میکنند. NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI), Alyssa Pagan (STScI)
این پل خروج گازی است که در فضا مانند بند ناف به یک مهد کودک درخشان ستارگان کشیده میشود. طیفسنجی هابل نشان میدهد که جریان خروجی حدود 1 میلیون مایل در ساعت حرکت میکند و مانند شلنگ باغچهای که به تودهای از خاک برخورد میکند و پخش میشود، به گاز متراکم برخورد میکند. خوشههای ستارهای تازه متولد شده مسیر گسترش جریان خروجی را نشان میدهند، سن آنها نیز توسط هابل محاسبه شده است.
این اثر مخالف آنچه میباشد که در کهکشانهای بزرگتر دیده میشود، جایی که موادی که به سمت سیاهچاله میافتند توسط میدانهای مغناطیسی اطراف دور میشوند و جتهای فروزان پلاسما را تشکیل میدهند که با سرعت نزدیک به نور حرکت میکنند. ابرهای گازی که در مسیر جتها قرار میگیرند بسیار فراتر از توانایی آنها برای خنک شدن و تشکیل ستارهها گرم میشوند. اما با وجود سیاهچاله با جرم کمتر در Henize 2-10 و جریان خروجی ملایمتر آن، گاز به اندازه کافی فشرده شد تا تشکیل ستاره جدید را ایجاد دهد.
” Henize 2-10 در فاصله 30 میلیون سال نوری از ما به اندازهای نزدیک است که هابل توانست هم تصاویر و هم شواهد طیفسنجی جریان خروجی سیاهچاله را به وضوح ثبت کند. زاچاری اسچات، دانشجوی فارغالتحصیل رینز و نویسنده اصلی این مطالعه جدید، گفت: شگفتی اضافی این بود که به جای سرکوب تشکیل ستاره، جریان خروجی باعث تولد ستارههای جدید میشود.
کهکشان ستارهافشان کوتوله Henize 2-10. اعتبار: NASA, ESA, Zachary Schutte (XGI), Amy Reines (XGI), Alyssa Pagan (STScI)
از زمان اولین کشف اشعههای رادیویی و اشعه ایکس متمایز در Henize 2-10، رینز فکر کرده است که آنها احتمالاً از یک سیاهچاله پرجرم آمدهاند، اما نه به اندازه آنهایی که در کهکشانهای بزرگتر دیده میشود. با این حال، ستارهشناسان دیگر فکر میکردند که تابش به احتمال زیاد توسط یک باقیمانده ابرنواختر ساطع میشود که یک اتفاق آشنا در کهکشانی است که به سرعت در حال پمپاژ ستارگان پرجرمی است که به سرعت منفجر میشوند.
وضوح شگفتانگیز هابل یک الگوی چوب پنبهمانند را در سرعتهای گاز نشان میدهد که میتوانیم آن را با مدل خروجی یک سیاهچاله در حال حرکت یا تلوتلو تطبیق دهیم. باقیمانده ابرنواختر این الگو را نخواهد داشت.
رینز انتظار دارد که تحقیقات بیشتری در آینده روی سیاهچالههای کهکشان کوتوله، با هدف استفاده از آنها به عنوان سرنخهایی برای معمای چگونگی پیدایش سیاهچالههای کلان پرجرم در کیهان اولیه انجام شود. این یک پازل دائمی برای ستارهشناسان است. رابطه بین جرم کهکشان و سیاهچاله آن میتواند سرنخهایی را ارائه دهد. سیاهچاله در Henize 2-10 حدود 1 میلیون جرم خورشیدی دارد. در کهکشانهای بزرگتر، سیاهچالهها میتوانند بیش از 1 بیلیون برابر جرم خورشید ما باشند. هر چه جرم کهکشان میزبان بیشتر باشد، سیاهچاله مرکزی جرم بیشتری دارد.
نظریههای کنونی در مورد منشاء سیاهچالههای کلان پرجرم به سه دسته تقسیم میشوند: 1) آنها درست مانند سیاهچالههای کوچکتر با جرم ستارهای، از انفجار ستارگان تشکیل شدهاند و به نوعی مواد کافی برای رشد به صورت ابرپرجرم جمعآوری کردهاند، 2) شرایط ویژه در اوایل کیهان اجازه تشکیل ستارگان پرجرم را داد که فرو ریختند تا “دانههای” سیاهچالهای پرجرم را تشکیل دهند، یا 3) دانههای سیاهچالههای بزرگ آینده در خوشههای ستارهای متراکم متولد شدند، جایی که جرم کلی خوشه کافی بود. تا به نوعی آنها را از فروپاشی گرانشی ایجاد کند.
تاکنون، هیچ یک از این نظریههای بذر سیاهچاله پیشتاز نبوده است. کهکشانهای کوتوله مانند Henize 2-10 سرنخهای بالقوه امیدوارکنندهای ارائه میدهند، زیرا آنها در طول زمان کیهانی کوچک باقی ماندهاند، نه اینکه تحت رشد و ادغام کهکشانهای بزرگی مانند کهکشان راه شیری قرار گیرند. ستارهشناسان فکر میکنند که سیاهچالههای کهکشان کوتوله میتوانند شبیه سیاهچالهها در کیهان اولیه باشند، زمانی که تازه شروع به شکلگیری و رشد کرده بودند.
رینز گفت: دوران اولین سیاهچالهها چیزی نیست که ما بتوانیم آن را ببینیم، بنابراین واقعاً به یک سوال بزرگ تبدیل شده است: آنها از کجا آمدهاند؟ کهکشانهای کوتوله ممکن است خاطرهای از سناریوی بذری سیاهچالهها را حفظ کنند که در غیر این صورت وجود داشته است.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Hubble finds a black hole igniting star formation in a dwarf galaxy
by ESA/Hubble Information Centre JANUARY 19, 2022
https://phys.org/news/2022-01-hubble-black-hole-igniting-star.html