کهکشان‌های در حال مرگ اولیه می‌توانند توسط سیاهچالههای پرجرمشان کشته شوند!!
اعتبار تصویر: NASA, ESA, and The Hubble Heritage Team/STScI/AURA; J. Blakeslee /Washington State University
کهکشان راه شیری، تا جایی که کهکشانها، چندان فعال نیستند. هر سال، حدود سه تا چهار ستاره جدید در کل بدن مارپیچی خود تولید می‌کند و ستارگان در هر سنی را می‌توان به صورت پاشیده در سرتاسر آن یافت.
اما برخی از کهکشانها حتی ساکت‌تر هستند – کهکشان‌های بیضوی که مدت‌ها پیش شکل‌گیری بیشتر ستاره‌ها برای آنها متوقف شد. در این کهکشانها، هیچ یا تعداد بسیار کمی از ستاره‌ها را نمی‌توان جوان‌تر از سن معینی یافت که نشان می‌دهد در نقطه‌ای از زمان شکل‌گیری بیشتر ستاره‌ها به طور ناگهانی متوقف شد، و این امر باعث شد که کهکشان به آرامی در طول اعصار، ستاره به ستاره چشمک بزند.
اینکه چگونه شکل‌گیری ستاره در این کهکشانها متوقف می‌شود، یک راز است، اما اخترشناسان معتقدند که ارتباطی با سیاهچالههای بسیار پرجرم موجود در مرکز هر کهکشانی دارد. اکنون یک تیم بین‌المللی از ستاره‌شناسان به رهبری کی ایتو SOKENDAI در ژاپن، دوباره به کیهان اولیه نگاه کرده اند تا دریابند که آیا چنین است یا خیر.
آنها با استفاده از برخی از قوی‌ترین تلسکوپ‌های جهان، داده‌هایی را در طول موج‌های چندگانه نور جمع‌آوری کرده‌اند تا کهکشانهایی را شناسایی کنند که نورشان 9.5 تا 12.5 بیلیون سال در خلیج فضا-زمان سفر کرده است – کهکشان‌های باستانی مانند آن کهکشان‌های بیضی شکل که در فضا به ما نزدیک‌تر هستند و زمان که شکل گیری ستاره برای آنها در آستانه نابودی است.
اولین گام استفاده از داده‌های نوری و فروسرخ برای شناسایی کهکشانهایی بود که تشکیل ستاره در آنها ادامه دارد و آنهایی که تشکیل ستاره در آنها متوقف شده است.
گام بعدی استفاده از اشعه ایکس و داده های رادیویی برای شناسایی فعالیت سیاهچالههای بزرگ بود. این مکانیسمی است که اخترشناسان معتقدند تشکیل ستاره ممکن است متوقف شود. هنگامی که یک سیاهچاله بسیار پرجرم فعال است، مقدار زیادی ماده را از فضای اطراف خود می‌بلعد. این فرآیند یک فرآیند کثیف و خشونت‌آمیز است و چیزی را تولید می‌کند که در مجموع به عنوان «بازخورد» شناخته می‌شود.
همه ما می‌دانیم که هیچ چیز نمی‌تواند از ورای افق رویداد یک سیاهچاله بیرون بیاید، اما فضای اطراف آن موضوع متفاوتی است. مواد در اطراف سیاهچاله می‌چرخند، مانند آب که دور یک زهکش می‌چرخد. گرانش و اصطکاک تشعشعات شدیدی تولید می‌کنند که در سراسر جهان شعله‌ور می‌شود.
شکل دیگری از بازخورد به شکل فواره‌هایی است که از نواحی قطبی سیاهچاله منفجر می‌شوند. تصور می‌شود که مواد خارج از افق رویداد در امتداد میدان مغناطیسی بیرونی سیاهچاله شتاب گرفته و از قطبها به صورت جت‌های پلاسما متمرکز و قدرتمندی پرتاب می شوند که درصد قابل توجهی از سرعت نور حرکت می‌کنند.
سرانجام، سیاهچالههای پرجرم فعال بادهای شدیدی تولید می‌کنند که به سمت کهکشان‌هایشان می‌روند. تصور می‌شود که هر سه شکل بازخورد – تشعشع، فواره‌ها و بادها – گاز مولکولی سردی را که برای شکل‌گیری ستارگان نوزاد لازم است را گرم و دور می‌کنند.
در چنین فواصل وسیعی، دیدن کهکشانها بسیار سختتر است. آنها از دید ما در اینجا و اکنون بسیار کوچک و بسیار کم‌رنگ هستند. بنابراین، محققان مجبور شدند کهکشانها را کنار هم بچینند تا بر نور رادیویی و پرتو ایکس تأکید کنند که نشانه‌های گویای یک سیاه‌چاله‌ی پرجرم فعال در تمام آن بیلیونها سال پیش هستند.
این تیم یک پرتو ایکس و سیگنال رادیویی “زیاد” را بسیار قوی یافتند که نمی‌توان آنها را به تنهایی در کهکشانها با تشکیل ستاره‌ای کم یا بدون تشکیل ستاره توضیح داد. بهترین توضیح برای این سیگنال یک سیاهچاله پرجرم فعال است. علاوه بر این، سیگنال در کهکشانهایی که ستاره‌زایی در حال شکل‌گیری در حال انجام هستند، به وضوح دیده نمی‌شود.
محققان نتیجه گرفتند که این امر نشان می‌دهد که بسیار محتمل است که یک سیاهچاله پرجرم فعال در مرگ ناگهانی این کهکشان‌های مرموز و شبح مانند نقش داشته باشد.
آنها گفتند که تحقیقات آینده ممکن است به روشن کردن جزئیات فیزیک این فرآیند مرموز کمک کند.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Dying Early Universe Galaxies Could Be Killed by Their Supermassive Black Holes
MICHELLE STARR 1 JUNE 2022
https://www.sciencealert.com/supermassive-black-holes-beat-in-the-hearts-of-dying-galaxies-in-the-early-universe