برخورد سیاهچالهها می‌تواند در پرتو اختروش‌های فوق‌العاده درخشان پنهان شود!!
سیاهچالههای با جرم ستاره‌ای می‌توانند در محیط‌های خشن و متلاطم اطراف «برادران بزرگ» خود به هم رسیده و ادغام شوند.
یک شبیه سازی نشان می دهد که چگونه یک ادغام سیاهچالهای در محیط اطراف یک اختروش انجام می‌شود، تصویر اصلی نشان دهنده لحظه قبل از برخورد سیاهچالهها می‌باشد. (اعتبار تصویر: Connar Rowan و همکاران)
بر اساس یک مطالعه جدید، برخورد بین سیاهچاله‌هایی با جرم ستاره‌ای ممکن است در محیط‌های خشن ایجاد شده در اطراف همتایان بزرگ‌تر و تغذیه‌کننده‌شان رخ دهد.
سیاهچالههای بسیار پرجرم که در قلب اکثر کهکشان‌ها، اگر نه همه، یافت می‌شوند، می‌توانند به جرم میلیون‌ها یا حتی بیلیونها برابر خورشید رشد کنند. برخی از آنها توسط دیسک‌هایی از گاز و غبار احاطه شده‌اند که تا دماهای فوق‌العاده گرم می‌شوند و باعث می‌شوند که بدرخشند. در حالی که بخشی از این ماده به سمت سیاهچاله مرکزی پرجرم هدایت می‌شود، مواد دیگر توسط میدان‌های مغناطیسی قدرتمند به قطب‌های سیاهچاله هدایت می‌شوند، جایی که با سرعت نزدیک به نور منفجر می‌شوند و همچنین گسیل‌های قدرتمندی از نور ایجاد می‌کنند.
این سیاهچالههای پرجرم تغذیه کننده، اختروش نامیده می‌شوند. آنها می‌توانند به قدری درخشان باشند که از نور ترکیبی هر ستاره در کهکشانی فراتر بپردازند که میزبان آنها است. اما تحقیقات جدید نشان می‌دهد که هسته‌های فعال کهکشانی (AGN) که اختروش‌ها درون آنها قرار دارند، می‌توانند سیاهچالههای کوچک دیگری را با جرمی بین سه تا ۱۰ برابر خورشید پنهان کنند که با در هم کوبیدن و ادغام شدن در حال رشد هستند.
در واقع، خود اختروش‌ها و محیط‌هایشان می‌توانند فرآیند ادغام بین سیاهچالههای کوچکتر را هدایت کنند، سیاهچاله‌هایی که می‌توانند از طریق امواج در بافت فضا-زمان که امواج گرانشی نامیده می‌شوند، در زمین شناسایی شوند.
این نتیجه گروهی از دانشمندان، از جمله دانشجوی فارغ التحصیل فیزیک دانشگاه آکسفورد، کانار روآن بود که یک شبیه‌سازی کامپیوتری پیچیده برای تقلید برهم‌کنش‌های پیچیده بین سیاهچالههای جرم ستاره‌ای و دیسک گازی اطراف یک سیاهچاله بسیار پرجرم ایجاد کردند.
روون در بیانیه‌ای گفت: این شبیه‌سازی‌ها به دو سوال اصلی می‌پردازند: آیا گاز می‌تواند تشکیل دوتایی سیاهچاله را کاتالیز کند، و اگر چنین است، آیا در نهایت می‌توانند حتی نزدیک‌تر شوند و ادغام شوند؟ برای اینکه این فرآیند منشأ سیگنال‌های موج گرانشی مشاهده‌شده را توضیح دهد، هر دو پاسخ باید مثبت باشد.»
برادران بزرگ سیاهچالههای بزرگ می‌توانند چنین کششی داشته باشند
با بررسی محیط شبیه‌سازی شده اطراف یک اختروش متشکل از 25 میلیون ذره گاز که برای تقلید از جریانهای گاز پیچیده در طول برخورد استفاده می‌شود، تیم مشاهده کرد که سیاهچالههای با جرم ستاره‌ای می توانند به دیسکهای گازی متراکم کشیده شوند. این سیاهچالهها می‌توانند در نتیجه تأثیر گرانشی آنها بر یکدیگر و گاز موجود در دیسک، به سیستم‌های دوتایی وارد شوند.
این شبیه‌سازی‌ها که هر کدام سه ماه به طول انجامید، نشان داد که چگونه گاز موجود در دیسک‌ها، سرعت سیاهچالههای با جرم ستاره‌ای را کاهش می‌دهد، به این معنی که حتی اگر این اجرام معمولاً از هم دور می‌شوند، در عوض از نظر گرانشی به یکدیگر متصل می‌مانند که باعث شد که آنها در مدار اطراف یکدیگر به عنوان سیاهچالههای دوتایی به دام بیفتند و همچنین در مداری به دور سیاهچاله بزرگ خود “برادر بزرگ” به دام افتادند. سیاهچالههای کوچکتر نیز دیسکهای برافزایشی اطراف خود را توسعه می‌دهند، مانند نسخه‌های کوچک سیاهچالهای که آنها را به دام انداخته است.
نموداری که نشان می دهد چگونه دو سیاهچاله جدا شده توسط یک سیاهچاله بسیار پرجرم به هم کشیده شده و در سایه خشونت‌آمیز آن ادغام می‌شوند. (اعتبار تصویر: Connar Rowan و همکاران)
تأثیر گاز اطراف سیاهچاله کلان پرجرم بر فرآیند ادغام بین سیاهچالههای کوچکتر نیز با این واقعیت نشان داده شد که شبیه‌سازی‌ها پرتاب خشونت‌آمیز گاز را بلافاصله پس از ادغام سیاهچالهها نشان دادند.
این تیم همچنین اثر دیگری را بر چگونگی تکامل دوتایی سیاهچاله در طول زمان کشف کردند – جهتی که سیاهچالههای جرم ستاره‌ای در حال چرخش به دور سیاهچالههای پرجرم بودند.
در نیمی از سیستم‌هایی که در آنها سیاهچالهها به دور ابرسیاه‌چاله‌ی پرجرم مخالف چرخش آن می‌چرخند. سیاهچالهها به اندازه‌ای نزدیک می‌شوند که امواج گرانشی قابل توجهی تولید کنند. از آنجایی که امواج گرانشی تکانه زاویه‌ای را از دوتایی دور می‌کنند، این باعث می‌شود که دو سیاهچاله سریع‌تر به‌هم مارپیچ بپیوندند و خیلی ناگهانی با هم ترکیب شوند.
بنس کوسیس، عضو تیم تحقیقاتی، اخترفیزیکدان در آکسفورد، گفت: «این نتایج فوق‌العاده هیجان‌انگیز هستند، زیرا تأیید می‌کنند که ادغام سیاهچالهها در دیسکهای سیاهچالههای پرجرم ممکن است رخ دهد و احتمالاً بسیاری از سیگنال‌های امواج گرانشی را توضیح می‌دهند که امروزه مشاهده می‌کنیم.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Colliding black holes could hide in the light of superbright quasars
By Robert Lea
https://www.space.com/colliding-black-holes-hide-quasar-light