برخی از سیاهچاله‌ها سیاه نیستند!!

محققان بیش از 75000 تا از درخشان‌ترین سیاهچاله‌ها را یافته‌اند.

محققان بیش از 75000 تا از درخشان‌ترین سیاهچاله‌ها را یافته‌اند. (اعتبار تصویر: ESO/ESO/WFI (Optical); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss et al. (Submillimetre); NASA/CXC/CfA/R.Kraft et al. (X-ray), CC BY-SA))

وقتی پرجرم‌ترین ستارگان می‌میرند، برخی از متراکم‌ترین اجرام شناخته شده در کیهان را تشکیل می‌دهند: سیاهچاله‌ها. آنها “تاریکترین” اجرام در کیهان هستند، زیرا حتی نور نیز نمی‌تواند از گرانش فوق العاده قوی آنها فرار کند.

به همین دلیل، تصویربرداری مستقیم از سیاهچاله‌ها غیرممکن است و آنها را مرموز و کاملاً گیج‌کننده می‌کند. اما تحقیقات جدید ما روشی را برای شناسایی برخی از سیاه‌چاله‌های هولناک‌تر آزمایش کرده است و یافتن آنها را در اعماق کهکشان‌های دور آسان‌تر می‌کند.

با وجود نامشان، همه سیاهچاله‌ها سیاه نیستند. در حالی که سیاهچاله‌ها در اندازه‌های مختلف هستند، بزرگترین آنها در مرکز کهکشانها قرار دارند و هنوز هم در حال رشد هستند.

این سیاهچاله‌های «بسیار پرجرم» می‌توانند تا یک بیلیون خورشید جرم داشته باشند. سیاهچاله در مرکز کهکشان راه شیری ما – به نام Sagittarius A*، که کشف آن جایزه نوبل فیزیک 2020 را دریافت کرد – نسبتاً آرام است. اما این مورد برای همه سیاهچاله‌های کلان پرجرم صدق نمی‌کند.

اگر موادی مانند گاز، غبار یا ستارگان بیش از حد به سیاهچاله نزدیک شوند، توسط نیروی گرانشی عظیم مکیده می‌شوند. همانطور که به سمت سیاهچاله می‌افتد، گرم و به طرز باورنکردنی درخشان می‌شود.

نور تولید شده توسط این «سیاهچاله‌های درخشان» می‌تواند کل طیف الکترومغناطیسی، از اشعه ایکس گرفته تا امواج رادیویی را بپوشاند. نام دیگر سیاهچاله های درخشان در مرکز کهکشانها “هسته‌های فعال کهکشانی” یا AGN است. آنها می‌توانند تریلیون‌ها بار بیشتر از خورشید بدرخشند و حتی گاهی اوقات می‌توانند از تمام ستارگان کهکشان آن بیشتر بدرخشند.

ماده در حال چرخش به درون سیاهچاله پرجرم در مرکز M87 است. (اعتبار تصویر: تلسکوپ افق رویداد)

درخشان‌ترین سیاهچاله‌ها
برخی از AGNها به شدت ماده را توسط یک جت به بیرون پرتاب می‌کنند که میلیونها کیلومتر را در فضا طی می‌کند و با تلسکوپهای رادیویی قابل مشاهده است. برخی دیگر در مرکز کهکشان “بادهایی” تولید می‌کنند که می‌توانند هر گازی (سوخت موردنیاز برای تشکیل ستاره‌ها) را به بیرون از کهکشان برانند.

پرتاب جت‌های خشن از هرکول A. (اعتبار تصویر: NASA/ESA/NRAO)

با وجود چنین نیروهای مخربی در وسط یک کهکشان، اخترشناسان مطمئن هستند که این امر باید تأثیر زیادی بر خود کهکشان بگذارد. ما می‌دانیم که اکثر کهکشان‌ها به آرامی فرآیند تشکیل ستاره خود را خاموش می‌کنند و AGN ممکن است یکی از مقصران آن باشد.
بنابراین AGN نه تنها می‌تواند به ما در درک بهتر سیاهچاله‌های گریزان کمک کند، بلکه مطالعه آنها در مورد خود کهکشان‌ها نیز به ما می‌آموزد.

یافتن سیاهچاله‌های درخشان
بسته به اینکه یک سیاهچاله چقدر مواد می‌خورد، در کدام کهکشان قرار دارد و زاویه‌ای که ما می‌توانیم آن را ببینیم، AGN می‌تواند بسیار متفاوت به نظر برسد. حتی زمانی که به یک کهکشان نگاه می‌کند، یک ستاره‌شناس با تلسکوپ پرتو ایکس ممکن است آن را ببیند و یک AGN را کشف کند، در حالی که ستاره‌شناس دیگری که از تلسکوپ رادیویی استفاده می‌کند ممکن است چیزی نبیند، اگر AGN جتهایی را تولید نکند که در طیف رادیویی آن قابل مشاهده هستند.
به همین دلیل، تصور می‌شد که همه آنها اجرام متفاوتی هستند، اما با نگاه کردن به اجرام مشابه با تلسکوپ‌های مختلف، ستاره‌شناسان متوجه شدند که شباهتهای زیادی با هم دارند و به مزایای استفاده بیشتر از طیف الکترومغناطیسی برای یافتن آنها پی بردند.
روشنایی نسبی یک کهکشان در بخش‌های مختلف طیف الکترومغناطیسی را «توزیع انرژی طیفی» می‌گویند. این امر می‌تواند برای اندازه‌گیری تعداد ستاره‌های یک کهکشان، سن آنها، از چه چیزی ساخته شده‌اند و چه مقدار غبار مانع از نور شده است استفاده شود.

تصویر ترکیبی که نشان می‌دهد چگونه یک کهکشان معمولی در طول موج‌های مختلف ظاهر می‌شود. (اعتبار تصویر: ICRAR/GAMA و ESO)

در تحقیقی که امروز در ماهنامه انجمن نجوم سلطنتی منتشر شد، نشان دادیم که از این تکنیک می‌توان برای شناسایی AGN نیز استفاده کرد. این بدان معناست که ما اکنون می‌توانیم نه تنها ویژگی‌ها و تاریخچه ستاره‌های کهکشان، بلکه روشنایی سیاه‌چاله مرکزی آن را نیز اندازه‌گیری کنیم.
این کار ساده‌ای نیست. تفاوت بین نور ستاره و نور یک AGN بسیار سخت است، بنابراین ممکن است ستاره‌های جوان را با یک سیاه‌چاله درخشان اشتباه بگیریم و بالعکس.
در اینجا در استرالیا، ستاره‌شناسان از تلسکوپ‌های استرالیایی برای تهیه نقشه‌های سه بعدی از کهکشان‌ها در قسمت‌های خاص آسمان استفاده کرده‌اند. این نقشه‌ها به ما اجازه می‌دهند صدها هزار کهکشان را که 11 بیلیون سال از تاریخ را دربر می‌گیرند، برای یافتن AGN احتمالی جستجو کنیم.
با استفاده از روش جدید خود برای 700000 کهکشان، بیش از 75000 AGN را شناسایی و شمارش کردیم تا درک کنیم که چگونه تعداد آنها در طول زمان تکامل یافته است و چگونه آنها بر کهکشانهای میزبان خود تأثیر گذاشته‌اند. ستاره‌شناسان فکر می‌کنند که تعداد AGN در کیهان با میزان تشکیل ستاره مرتبط است که می‌دانیم تقریباً ده برابر بیشتر از 10 بیلیون سال پیش بود.
در حال حاضر، جامعه نجومی هنوز به شدت در مورد ماهیت سیاهچاله‌های فعال بحث می‌کنند. در حالی که ما هنوز به سؤالات مورد نیاز برای تسکین بحث پاسخ نداده‌ایم، اکنون یک قدم به شناسایی قابل اعتماد این اجرام جذاب در کهکشان‌ها نزدیک‌تر شده‌ایم و این گام مهمی برای روشن کردن راز سیاهچاله‌ها است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Some black holes are anything but black – and we’ve found more than 75,000 of the brightest ones
By Sabine Bellstedt , Jessica Thorne
https://www.space.com/black-holes-anything-but-black-75000-brightest-ones