پیشرفتهای جدید در نظریه تشکیل ابرسیاهچاله‌های پرجرم

کهکشان‌های موش (NGC 4676) کهکشان‌های معروفی هستند که در حال حاضر تحت فرآیند برخورد و ادغام هستند. دم بلند سمت راست نتیجه نیروهای جزر و مدی گرانشی در طول فرآیند ادغام است. هنگامی که کهکشانها با هم ادغام می‌شوند، مقدار قابل توجهی از گاز مولکولی به ناحیه مرکزی جریان می‌یابد و باعث تشکیل ستاره‌های متعدد و تسهیل رشد سیاهچاله‌ها می‌شود. اعتبار: NASA، H. Ford (JHU)، G. Illingworth (UCSC/LO)، M.Clampin (STScI)، G. Hartig (STScI)، تیم علمی ACS، و ESA

با پیشرفت در رصدهای نجومی، اکنون دانشمندان وجود سیاهچاله‌های بسیار پرجرم را در مرکز کهکشانها تایید کرده‌اند. انتشار اخیر تصاویر سیاه‌چاله، کنجکاوی مردم را در مورد سیاهچاله‌ها افزایش داده و در عین حال شواهد بیشتری برای حمایت از نظریه نسبیت عام اینشتین ارائه می‌کند.

جرم این ابرسیاهچاله‌های پرجرم بین میلیونها تا بیلیونها خورشید است. به طرز شگفت آوری، برخی از این سیاهچاله‌ها کمتر از یک بیلیون سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفته‌اند. درک چگونگی شکل‌گیری این سیاهچاله‌ها و رشد آنها به چنین جرم عظیمی در مدت زمان کوتاه همیشه موضوع مهمی در اخترفیزیک مدرن بوده است.

یک تیم تحقیقاتی متشکل از چی-هنگ لین و کی جونگ چن از مؤسسه نجوم و اخترفیزیک، آکادمی سینیکا (ASIAA) و چورنگ-یوان هوانگ از مؤسسه نجوم در دانشگاه مرکزی ملی، پیشرفت‌های جدید قابل توجهی در نظریه شکل‌گیری ابرسیاه‌چاله‌های پرجرم داشته‌اند. نتایج تحقیق در مجله Astrophysical منتشر شده است.

این تیم از شبیه‌سازی با وضوح بالا از ادغام کهکشانها برای بررسی رشد ابرسیاهچاله‌های پرجرم و تاثیر آنها بر کهکشانهای میزبان استفاده کرد. آنها با معرفی مدل جدیدی از ابرهای مولکولی دریافتند که رشد سیاهچاله‌ها عمدتاً از طریق تجمع ابرهای مولکولی در طول ادغام کهکشانها اتفاق می‌افتد.

به دلیل پویایی نیروهای گرانشی، ابرهای مولکولی پرجرم می‌توانند در مقایسه با گازهای خنثی و یونیزه شده به مرکز کهکشان سقوط کنند و سرعت تشکیل ستارگان در کهکشان را به سرعت افزایش دهند و مواد مغذی لازم را برای رشد سریع سیاهچاله فراهم کنند.

این امر به سیاهچاله‌هایی که در ابتدا تنها چند میلیون جرم خورشیدی داشتند، اجازه می‌دهد تا در عرض چند صد میلیون سال به بیلیونها جرم خورشیدی رشد کنند و با موفقیت ویژگیهای مشاهده شده ادغام کهکشانها و سیاهچاله‌های آنها را توضیح دهد.

(سمت چپ) Arp 148 کهکشانی با ساختاری عجیب است که پس از برخورد دو کهکشان شکل گرفته است، جایی که مقدار زیادی ماده به مرکز کهکشانها می‌ریزد و ظاهر منحصر به فرد آن را به وجود می‌آورد. اعتبار: ناسا، ESA، تیم میراث هابل. (راست) شبیه سازی شکل گیری Arp 148.

هنگامی که دو کهکشان دیسکی با هم برخورد می‌کنند، مقدار قابل توجهی از ابرهای مولکولی در ناحیه مرکزی جمع می‌شوند و سوخت سیاهچاله مرکزی را فراهم می‌کنند. به طور همزمان، این فرآیند باعث انفجار ستاره‌زایی در ناحیه مرکزی کهکشان می‌شود. این نتایج شبیه‌سازی به خوبی با ویژگی‌های مشاهده شده Arp 148 مطابقت دارد. اعتبار: Chi-Hong Lin/ASIAA

کی چونگ چن گفت: “این تحقیق مکانیسم احتمالی رشد سریع سیاهچاله‌ها را نشان می‌دهد و اهمیت ابرهای مولکولی را در ادغام کهکشان‌ها نشان می‌دهد.”

چی هونگ لین، نویسنده اصلی، گفت: “نتایج تحقیقات ما می‌تواند به مردم درک عمیق‌تری از تکامل کهکشان‌ها ارائه دهد. ما پیش‌بینی می‌کنیم که نتایج رصدی بیشتری برای تایید نتیجه‌گیری ما وجود داشته باشد.”

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

New advances in formation theory of supermassive black holes

by Academia Sinica, Institute of Astronomy & Astrophysics JULY 24, 2023

https://phys.org/news/2023-07-advances-formation-theory-supermassive-black.html