ثبت «تپش قلب» سیاهچاله توسط ستاره‌شناسان

در سمت چپ، یک تاج بزرگ و داغ، صفحه‌ای از مواد که به رنگ آبی نشان داده شده است، در اطراف مرکز سیاهچاله تشکیل شده است و هیچ جتی وجود ندارد. در سمت راست، تاج کوچکتر و سردتر است (به رنگ قرمز/نارنجی نشان داده شده است) و سیاهچاله جت را به بیرون پرتاب می‌کند. اعتبار: مندز و همکاران.

یک سیاهچاله قبل از اینکه جتهای خود را ساطع کند یک تاج بزرگ ایجاد می‌کند. این موضوع، در میان چیزهای دیگر، با نمودار تپش قلبی آشکار شده است که یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان از یک سیاهچاله و یک ستاره که به دور یکدیگر می‌چرخند. این تیم به رهبری ماریانو مندز از دانشگاه گرونینگن (هلند)، نتایج خود را روز دوشنبه در Nature Astronomy منتشر خواهد کرد.

همانطور که خون در قلب انسان نمی‌تواند همزمان در دهلیز و بطنها باشد، یک سیاهچاله نیز به نظر می‌رسد که ابتدا مواد را جمع‌آوری کرده و در اصطلاح تاج آن را گرم می‌کند و سپس آن را به صورت فواره‌ای به بیرون می‌ریزد. ماریانو مندز (موسسه کاپتین)محقق اصلی می‌گوید: “این امر منطقی به نظر می‌رسد، اما 20 سال است که بحث در مورد این مورد صورت می‌گیرد که آیا تاج و جت به سادگی یک چیز هستند یا خیر. اکنون می‌بینیم که آنها یکی پس از دیگری پدید می‌آیند و جت از تاج بیرون می‌آید.”

“نشان دادن این ماهیت متوالی بسیار چالش‌برانگیز بود. ما باید سالها داده‌ را ثانیه به ثانیه و انرژی‌های بسیار بالا را با انرژی‌های بسیار کم مقایسه می‌کردیم.”

داده‌های 15 ساله

محققان داده‌های 15 ساله را از چندین تلسکوپ. از جمله کاوشگر زمان‌بندی پرتو ایکس Rossi را تقریباً هر سه روز یک بار از فضا به سمت سیاه‌چاله GRS 1915+105 نشانه رفتند و تابش پرتو ایکس با انرژی بالا از تاج را جمع‌آوری کردند. اخترشناسان داده‌های پرتو ایکس را با تلسکوپ رایل ترکیب کردند. این تلسکوپ مجموعه ای از بشقابهای رادیویی در حدود نود کیلومتری شمال لندن است که تقریبا هر روز تشعشعات رادیویی کم انرژی را از جت سیاهچاله جمع‌آوری می‌کند.

قطعه ای از ضربان قلب یک سیاهچاله. محور x افقی روزها را نشان می‌دهد. منحنی سبز انتشار رادیویی است. در قله‌های سبز جت قوی‌تراست. نقاط قرمز و آبی تابش اشعه ایکس و اندازه تاج را نشان می‌دهند. نقاط آبی نشان می‌دهند که تاج کوچک‌تر و جت قوی‌تر است، بنابراین جت‌ها همیشه زمانی رخ می‌دهند که تاج کوچک‌تر باشد. اعتبار: مندز و همکاران.

سیاهچاله GRS 1915+105 یک سیاهچاله مجزا نیست، بلکه یک سیستم دوگانه متشکل از یک سیاهچاله و یک ستاره معمولی است که دور یکدیگر می‌چرخند. این منظومه دوگانه در کهکشان راه شیری ما در حدود 36000 سال نوری از ما در جهت صورت فلکی عقتب قرار دارد. وزن این سیاهچاله حدود 12 برابر خورشید ما است که آن را به یکی از سنگین‌ترین سیاهچاله‌های ستاره‌ای شناخته شده تبدیل می‌کند.

اکنون که محققان این توالی را ثابت کرده‌اند، هنوز چند سوال بی‌پاسخ وجود دارد. برای مثال، تابش اشعه ایکسی که تلسکوپ‌ها از تاج جمع‌آوری می‌کنند، بیش از آن چیزی است که با دمای تاج به تنهایی توضیح داده شود. محققان گمان می‌کنند که یک میدان مغناطیسی انرژی اضافی را فراهم می‌کند. این میدان مغناطیسی و انرژی همراه آن می‌تواند دلیل تشکیل جت‌ها را نیز توضیح دهد. اگر میدان مغناطیسی آشفته باشد، تاج گرم می‌شود. اگر میدان مغناطیسی پس از آن کمتر دچار هرج و مرج شود، مواد می‌توانند از طریق خطوط میدان به یک جت فرار کنند.

محققان پیشنهاد می‌کنند که این اصل که آنها نشان دادند ممکن است در مورد سیاه‌چاله‌های سنگین‌تر به عنوان مثال در مورد سیاه‌چاله بسیار پرجرم در مرکز کهکشان ما نیز اعمال شود.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Astronomers take ‘heartbeat’ of black hole

by Netherlands Research School for Astronomy MARCH 7, 2022

https://phys.org/news/2022-03-astronomers-heartbeat-black-hole.html