بادهای سیاه چاله دیگر مانند گذشته نیستند!!

تصویر هنری از محیط اطراف یک سیاهچاله پرجرم در مرکز یک کهکشان فعال. اعتبار: ESO/M. کورنمسر

در طول  بیلیون سال اول کیهان، بادهایی که توسط ابرسیاهچاله‌های پرجرم در مرکز کهکشان‌ها می‌وزیدند، بسیار بیشتر و قوی‌تر از بادهایی بودند که در کهکشان‌های امروزی، حدود 13 بیلیون سال بعد، مشاهده می‌شوند. چنین بادهایی به قدری قوی بودند که رشد سیاهچاله‌های پرجرمی را کند کردند که از آن سرچشمه می‌گیرند. اینها نتایج مطالعه‌ای است که توسط سه محقق از موسسه ملی اخترفیزیک ایتالیا (INAF) در تریست انجام شده است که امروز در مجله Nature منتشر شده است.

این کار بر اساس مشاهدات 30 اختروش مشاهده شده با تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) در رصدخانه پارانال ESO در شیلی است. کوازارها منابع بسیار درخشان و نقطه‌ای در هسته کهکشان‌های دوردست هستند که گسیل آن‌ها از فعالیت شدید ابرسیاه‌چاله‌های پرجرم مرکزی ناشی می‌شود که مواد اطراف را می‌مکند. کهکشانهای میزبان این اختروش‌ها در حوالی سپیده دم کیهانی، زمانی رصد شدند که کیهان بین 500 میلیون تا 1 بیلیون سال سن داشت.

مانوئلا بیسچتتی، محقق INAF در تریست و اولین نویسنده مطالعه جدید می‌گوید: «برای اولین بار، ما کسری از اختروش‌ها را در جهان جوانی اندازه‌گیری کردیم که بادهای سیاه‌چاله را نشان می‌دهند. برخلاف آنچه که در کیهان نزدیک به خود مشاهده می‌‌نیم، متوجه شدیم که بادهای سیاه‌چاله در جهان جوان بسیار زیاد هستند، سرعت‌های بالایی تا 17 درصد سرعت نور دارند و مقادیر زیادی انرژی به کهکشان میزبان خود تزریق می‌کنند. “

حدود نیمی از اختروش‌های مشاهده‌شده در این تحقیق، بادهای سیاه‌چاله را نشان می‌دهند، بادهای سیاه‌چاله‌ای که بسیار زیادتر و 20 برابر قوی‌تر از بادهایی هستند که در اختروش‌های کیهان نزدیک‌تر زمانی شناخته شده‌اند که کیهان حدود 4 بیلیون سال سن داشت.

کیارا فروگلیو، محقق INAF در تریست، می‌افزاید: «مشاهدات سیاه‌چاله‌ها در جهان جوان نشان می‌دهد که آنها بسیار سریع‌تر از کهکشان‌های میزبان خود رشد می‌کنند، در حالی که در جهان محلی، ما می‌دانیم که سیاه‌چاله‌ها و کهکشان‌ها با هم تکامل می‌یابند. “این نشان می‌دهد که مکانیزمی باید در نقطه‌ای از جهان عمل کرده باشد و رشد سیاهچاله‌ها را کندتر کند. مشاهدات ما ما را قادر ساخت تا این مکانیسم را در بادهای سیاه چاله‌ای شناسایی کنیم که کیهان بین 0.5 تا 1 بیلیون سال سن داشت.”

بنابراین، انرژی تزریق شده توسط بادها می‌توانست تجمع بیشتر ماده را در سیاهچاله متوقف کند، رشد آن را کندتر کند و فاز “تکامل مشترک” بین سیاهچاله و کهکشان میزبانش را آغاز کند. بیسچتتی می‌افزاید: «این مطالعه به ما امکان داد تا دوره‌ای در تاریخ کیهان را شناسایی کنیم که طی آن تأثیر بادهای سیاه‌چاله قابل توجه بود». این مطالعه تأثیر زیادی بر دانش ما از مراحل اولیه رشد سیاه‌چاله‌ها و کهکشان‌های میزبان آن‌ها دارد و محدودیت‌های شدیدی را برای مدل‌هایی ایجاد می‌کند که شکل‌گیری اولین کهکشان‌ها را توصیف می‌کنند.»

یک کشف کاملاً غیرمنتظره، با داده‌های با کیفیت بالا از ابزار Xshooter نصب شده بر روی VLT در چارچوب یک برنامه بزرگ ESO با حدود 250 ساعت مشاهدات ممکن شد.

والنتینا دئودوریکو از INAF در تریست، وابسته به Scuola Normale Superiore در پیزا، توضیح می‌دهد: «اختروش‌ها از درخشان‌ترین اجرام قابل مشاهده در کیهان اولیه هستند، اما به دلیل فاصله‌شان، از نظر قدر مشاهده‌شده کاملاً کم‌نور هستند» و محقق اصلی برنامه مشاهده‌ای که مطالعه بر آن استوار است. “سرمایه‌گذاری کلان زمان اختصاص داده شده به مشاهده این اجسام و ظرفیتهای منحصر به فرد X-shooter از نظر کارایی، پوشش طول موج و قدرت تفکیک به ما این امکان را داده است که طیف های با کیفیت بسیار خوبی را بدست آوریم که این نتیجه جالب را ممکن می‌سازد.”

آندریا فرارا استاد SNS و یکی از نویسندگان این مطالعه می‌‌افزاید: «ما برای چند سال نشانه‌هایی داشتیم که سیاهچاله‌هایی با جرم ۱ بیلیون برابر خورشید می‌توانند بادهای قدرتمندی را با سرعتی معادل ۲۰ درصد سرعت نور به محیط اطراف خود پرتاب کنند.»”امروز، به لطف داده‌های به‌دست‌آمده با تلسکوپ اروپایی توسط تیمی با نقش و رهبری قوی ایتالیایی، به تأیید این موضوع رسیده‌ایم. SNS در جنبه‌های تفسیری نظری مشارکت داشته است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Black hole winds are no longer as they used to be

by Italian National Institute for Astrophysics MAY 13, 2022

https://phys.org/news/2022-05-black-hole-longer.html