تنهاترین سیاهچاله ها گرسنه‌ترین هیولاها در فضا هستند!!

مشاهدات جدید به توضیح چگونگی تأثیر اندازه کهکشانها و محیط آنها بر رفتار سیاهچاله کمک می‌کند.

اعتبار تصویر: ESA/Hubble & NASA and N. Grogin (STScI)، قدردانی: جودی اشمیت

تحقیقات جدید نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم در مراکز کهکشان‌ها در بیابان‌های کیهانی، جایی که همسایگان و تغذیه ستاره‌ها کمیاب است، هنوز هم بیشتر از همتایان خود در نواحی شلوغ‌تر کهکشان، موفق به خوردن مواد می‌شوند.

در دهه گذشته، اخترشناسان بحث کرده اند که آیا ادغام کهکشان ها – مشابه آنچه بین کهکشان راه شیری و کهکشان آندرومدا در حال انجام است – محرک های اصلی هستند که مواد را از کهکشان ها جدا می کنند و آنها را به سیاهچاله های پرجرم در مرکز آنها هدایت می کنند. مشاهدات جدید که بیش از 20000 سیاهچاله “گرسنه” را در برش های تنهای کیهانی موسوم به حفره های کیهانی پیدا کرده است، نشان می دهد که این جانوران نامرئی زمانی که همسایگان کمتری در حال تعامل هستند، بیشتر “میان وعده” می خورند.

آنکا کنستانتین، پروفسور اخترفیزیک در دانشگاه جیمز مدیسون ویرجینیا که یکی از سرپرستان این مطالعه بود، در بیانیه‌ای گفت: «این یافته‌ها درک کنونی ما از چگونگی تکامل کهکشان‌ها را به چالش می‌کشد».

حفره های کیهانی اساساً “حباب های سه بعدی فضا” هستند، که برخی از آنها بیش از 500 میلیون سال نوری وسعت دارند و فقط تعداد انگشت شماری کهکشان را در خود جای داده اند. گمان می‌رود که حفره‌های کیهانی نیمی از جهان ما را تشکیل می‌دهند و در مجموع 20 درصد از جمعیت کهکشان‌های آن را میزبانی می‌کنند.

شواهد فزاینده ای وجود دارد که کهکشان راه شیری نیز در یک فضای خالی کروی قرار دارد که شعاع آن حداقل 1 بیلیون سال نوری است که هفت برابر بزرگتر از یک فضای خالی کیهانی متوسط است. محققان می گویند 80 درصد باقی مانده از کهکشان های جهان در مناطق شلوغ تری متولد می شوند، جایی که بین 50 تا 1000 کهکشان در خوشه های کهکشانی جمع می شوند.

۸۰ درصد کهکشان‌هایی که در گوشه‌های پرجمعیت‌تر کیهان زندگی می‌کنند، به اندازه‌ای نزدیک هستند که با یکدیگر تعامل گرانشی دارند و در نهایت ادغام می‌شوند. در طی این فرآیند، کهکشان‌ها ماده را از یکدیگر جدا می‌کنند که به نوبه خود سیاهچاله‌های پرجرم را در مرکز آنها تغذیه می‌کند. با این حال، آنیش آرادهی، که به تازگی از دبیرستان هریسونبورگ در ویرجینیا فارغ التحصیل شده است، گفت: با این حال، نحوه دقیق هدایت مواد به داخل سیاهچاله به طوری که شروع به “خوردن میان وعده یا خوردن مواد اطراف” کند، به شدت مورد بحث قرار گرفته است.

نظریه ادغام فاقد توضیح قوی در مورد چگونگی رشد سیاهچاله ها در کهکشان هایی است که در همسایگی کیهانی خود بدون دوست هستند و بنابراین با یکدیگر تعامل ندارند، فرآیندی که تصور می شود برای در دسترس قرار دادن غذای ستاره‌ای ضروری است. او گفت، بنابراین برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد چگونگی دقیق شروع تغذیه سیاهچاله ها، آرادهی و تیمش سیاهچاله های پرجرم “گرسنه” را در “تنهاترین کهکشان ها در مکان هایی از آسمان به نام حفره های کیهانی” مطالعه کردند.

آرادهی گفت: “کهکشان ها اگر مجبور نباشند برای آن سوخت با همسایگان خود از طریق فعل و انفعالات و جداسازی و سایر فرآیندها رقابت کنند، قادرند سوخت را به سمت مراکز سیاهچاله های کلان پرجرم هدایت کنند.”

نموداری که توزیع کهکشان ها را در بخشی از جهان نشان می دهد

“برشی” به عرض 30 میلیون سال نوری در توزیع کهکشان ها در جهان (سمت چپ). حفره ها به صورت نواحی با سایه آبی نشان داده می شوند که کهکشان ها با نقاط قرمز مشخص شده اند. تصویر کوچک سمت راست یک کهکشان خالی را نشان می دهد که دارای یک سیاهچاله بسیار پرجرم فعال در مرکز آن است. چنین فعالیتی با نوسانات اندازه گیری روشنایی مادون قرمز میانی آن آشکار می شود. (اعتبار تصویر: K. Douglass (دانشگاه روچستر)، SDSS، A. Aradhey (دبیرستان هریسونبورگ و دانشگاه جیمز مدیسون

تیم آرادهی با استفاده از داده های هشت ساله جمع آوری شده توسط تلسکوپ نقشه برداری آسمان کاوشگر میدان گسترده فروسرخ ناسا (WISE)، چگونگی تغییر روشنایی حدود 290000 کهکشان را بررسی کردند و بیش از 20000 سیاهچاله فعال را که در جستجوهای قبلی پنهان شده بودند کشف کردند.

بررسی‌های گذشته بر روی کهکشان‌های خالی، جستجوهای خود را بر روی طول‌موج‌های نوری یا مادون‌قرمز میانی متمرکز می‌کردند، که دومی برای طبقه‌بندی فعالیت در کهکشان‌ها به نور شناسایی شده متکی بود: هر چه نور آبی‌تر باشد، شکل‌گیری ستاره شدیدتر است، در حالی که نور قرمز نشان‌دهنده انتشارات از یک کهکشان است. سیاهچاله گرسنه که از مواد تغذیه می کند. آرادهی گفت، با این حال، کهکشان‌های خالی میزبان تعداد زیادی از شکل‌گیری ستاره‌ها هستند و در نتیجه گسیل‌های نور آبی‌تری ساطع می‌کنند که نور ناشی از تغذیه سیاه‌چاله‌های درون آنها را «خفه می‌کند»، بنابراین حضور آنها را پنهان می‌کند، که توضیح می‌دهد چرا مطالعات گذشته آنها را از دست داده است.

در عوض، تیم او نوسانات آشکار در روشنایی نور مادون قرمز را در طول زمان مطالعه کرد که نشان دهنده وجود سیاهچاله‌های تغذیه‌کننده بود، که مشخص شد فعالیت آن‌ها در کهکشان‌های کوچک یا متوسط نسبت به کهکشان‌های بزرگ رایج‌تر است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

The loneliest monster black holes may also be the hungriest

By Sharmila Kuthunur

https://www.space.com/black-holes-hungry-lonely-galaxies

آرادهی گفت: “به نظر می رسد کهکشان های کوچکتر زمانی که تنها می مانند و با همسایگان خود تعامل ندارند، به طور موثرتری می خورند.”