ابرسیاهچاله پرجرم در پشت حلقه‌ای از غبار پنهان شده است

تصویر مادون قرمز با وضوح بالا صفحه غباری را نشان داده است که یک ابرسیاهچاله پرجرم گازخوار را در مرکز کهکشان NGC 1068 پنهان کرده است و پیش‌بینی‌های 30 ساله را تأیید می‌کند.

تصویر صفحه گرد و غبار کهکشان NGC 1068 (چپ) و تصویر مادون قرمز جدید از ناحیه مرکزی آن (راست)، گرد و غبار اطراف ابرسیاهچاله پرجرم را آشکار می‌کند. ESO / Jaffe / Gámez-Rosas و همکاران.

در مرکز بسیاری از کهکشان‌ها یک هسته کهکشانی فعال (AGN) قرار دارد، یک ابرسیاه‌چاله پرجرم جلب توجه می‌کند. اما در حالی که برخی از آنها ویژگی‌های متمایزی را از گاز چرخان در اطراف مرکز نشان می‌دهند، برخی دیگر چنین نیستند. این دوگانگی برای دهه‌ها دانشمندان را متحیر کرده بود تا اینکه حدود 30 سال پیش، زمانی که آنها نگاهی دقیق‌تر به مرکز کهکشان مارپیچی میله‌ای NGC 1068 انداختند.

این کهکشان دارای یک AGN درخشان است و تنها در فاصله 47 میلیون سال نوری از ما قرار دارد که یک هدف عالی برای یک بازرسی دقیق است. در آن زمان، دانشمندان شواهدی غیرمستقیم – اما متقاعدکننده – پیدا کردند که نشان می‌داد یک ساختار گرد و غباری به شکل دونات سیاه‌چاله مرکزی را پنهان کرده است. این کشف شگفت‌انگیز منجر به مدل یکپارچه شد که بیان می‌کند که دو نوع AGN در واقع یک پدیده هستند: ما فقط آنها را متمایز می‌بینیم زیرا بسته به دید ما، گرد و غبار برخی از AGNها را پنهان می‌کند اما بقیه را پنهان نمی‌کند.

علیرغم موفقیت این تئوری، محدودیتهای تکنولوژیکی باعث شد که ستاره‌شناسان هرگز حلقه غبار را مستقیماً تا به حال مشاهده نکنند. در مطالعه جدیدی، دانشمندان مشاهداتی با وضوح بالا از صفحه گرد و غبار در منطقه مرکزی NGC 1068 ارائه می‌دهند، بنابراین در نهایت به طور مستقیم پیش بینی 30 ساله را تایید می‌کنند.

استفانو بیانکی (دانشگاه روما تره، ایتالیا) که در این مطالعه شرکت نداشت، می‌گوید: «نتایج ارائه شده در این مقاله بسیار جالب است. آنها تعجب‌آور و انقلابی نیستند، اما جزئیات دقیقتری از آنچه قبلا داشتیم به ما می‌دهند.

تصویر استاندارد

رابرت آنتونوچی (دانشگاه کالیفرنیا، سانتا باربارا) که این تحقیق را همراهی می‌کند گفت که ساختن تصویر یکپارچه نیازمند تدبیر و کار سخت است. مدلی که به وجود آمد اکنون به طور کلی در بین دانشمندان پذیرفته شده است.

این پانلها یک نسخه از مدل فعلی AGN را تشریح می‌کنند. هر مقطع یک نما از لبه در سطح بزرگنمایی متفاوت است. بزرگنمایی پانل بالایی باعث می‌شود تا سیاهچاله تغذیه کننده را در مقیاسی تقریباً به اندازه منظومه شمسی نشان دهد. دو پانل پایینی به تدریج کوچک می‌شوند تا ساختارهای گرد و غبار و گاز را در مقیاسهای بسیار بزرگتر نشان دهند. Leah Tiscione / Sky & Telescope

در مرکز یک AGN یک سیاهچاله بسیار پرجرم با جرم میلیونها تا بییلونها جرم خورشید پنهان شده است. در اطراف آن یک قرص برافزایشی می‌چرخد ​​که سیاهچاله را تغذیه میکند و مقدار زیادی انرژی تولید می‌کند که می‌تواند از تمام ستارگان کهکشان میزبان پیشی بگیرد. حلقه ضخیمی از غبار کیهانی این مجموعه را احاطه کرده است. در نهایت، ابرهای گازی به خوبی در بالا و پایین منطقه احاطه شده توسط گرد و غبار گسترش می‌یابند.

دیسک برافزایش داغ نور ماوراء‌بنفش ساطع می‌کند که گرد و غبار اطراف را گرم می‌کند و به نوبه خود نور مادون قرمز ساطع می‌کند. اکنون، اخترشناسان نور فروسرخ را از مرکز NGC 1068 با MATISSE مشاهده کردند (ابزاری که بر روی تداخل‌سنج تلسکوپ بسیار بزرگ در شیلی نصب شده است). برای تولید تصاویر واضح از حلقه غبار در طول‌موج‌های فروسرخ، به قدرت ترکیبی چهار تلسکوپ 8.2 متری نیاز بود.

مشاهدات رادیویی دقیق از نور رادیویی ساطع شده از سیاهچاله به تعیین دقیق موقعیت سیاهچاله در پشت حلقه غبار کمک کرد. ویولتا گامز روزاس، دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشگاه لیدن هلند که این مطالعه را رهبری می‌کرد، می‌گوید: «تصاویر رادیویی بسیار مهم بودند. “بدون آن، ما سیاهچاله را از دست می‌دادیم.”

نمای نزدیک از گرد و غبار تصویر مادون قرمز در اطراف سیاهچاله پرجرم این تصویر که با ابزار MATISSE در تداخل‌سنج تلسکوپ بسیار بزرگ ESO گرفته شده است، ناحیه بسیار درونی کهکشان فعال مسیه 77 را نشان می‌دهد. با انجام مشاهدات فوق‌العاده دقیق از مرکز فعال این کهکشان، تیمی از اخترشناسان حلقه ضخیمی از غبار و گاز کیهانی را کشف کردند که ابرسیاهچاله پرجرمی را پنهان کرده بود. نقطه سیاه محتمل‌ترین موقعیت سیاهچاله را نشان می‌دهد، در حالی که دو بیضی وسعت حلقه غبار درونی ضخیم و دیسک غبار کشیده را نشان می‌دهند. ESO / Jaffe, Gámez-Rosas et al

این اولین باری نبود که ستاره‌شناسان به دنبال حلقه غبارآلود بودند. گامز روزاس می‌گوید: «در  کارهای قبلی گرد و غبار را می‌دیدند، اما نتوانستند ساختارش را حل کنند. تصاویر جدید یک ساختار غباری بسیار نامتقارن را نشان می‌دهد که هیچ شباهتی به شیء دونات شکلی ندارد که در ابتدا پیشنهاد شده است. شاید مشاهدات درونی‌ترین و احتمالاً متقارن‌ترین بخش حلقه را بررسی نکنند. شواهد قبلی نیز به ساختاری پیچیده اشاره کرده است.

در حالی که مشاهدات جدید به خوبی با تفسیر استاندارد مطابقت دارد. تعجب‌آور نخواهد بود که نگاهی دقیق‌تر به AGNهای منفرد، تنوعی را نشان دهد که فراتر از مدل یکپارچه ساده است. برخی از تفاوتها به این دلیل به وجود می‌آیند که ما AGNها را در نقاط مختلف تکامل خود مشاهده می‌کنیم. بیانچی می‌گوید: «بسیار جالب خواهد بود که مشاهدات مشابهی روی منابع دیگر انجام شود تا بفهمیم آیا NGC 1068 استاندارد است یا اصلاً نیست.

در واقع، تیم قبلاً چندین AGN دیگر را مشاهده کرده است و برخی از نتایج به زودی منتشر خواهد شد. اما جدای از کهکشان دوپرگار، دومین AGN نزدیک که در پشت صفحه راه شیری پنهان شده است، همه این منابع دورتر هستند و حل معمای گرد و غبار در مراکز آنها چالش‌برانگیزتر است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

SUPERMASSIVE BLACK HOLE HIDES BEHIND A RING OF DUST

BY: JURE JAPELJ FEBRUARY 16, 2022

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/supermassive-black-hole-hides-behind-a-ring-of-dust/