مارپیچ مرگ: کج شدن محور چرخش یک سیاهچاله نسبت به محور مدار ستاره

برداشت هنری از سیستم دوتایی پرتو ایکس MAXI J1820+070 حاوی یک سیاهچاله (نقطه سیاه کوچک در مرکز دیسک گازی) و یک ستاره همدم. یک جت باریک در امتداد محور چرخش سیاهچاله هدایت می‌شود که به شدت از محور چرخش مدار خارج شده است. اعتبار: R. Hynes

محققان دانشگاه تورکو فنلاند دریافتند که محور چرخش یک سیاهچاله در یک سیستم دوتایی بیش از 40 درجه نسبت به محور مدار ستاره کج شده است. این یافته مدل‌های نظری کنونی تشکیل سیاه‌چاله را به چالش می‌کشد.

مشاهدات محققان رصدخانه توورلا در فنلاند اولین اندازه‌گیری قابل اعتمادی است که تفاوت زیادی بین محور چرخش یک سیاهچاله و محور مدار یک سیستم دوتایی را نشان می‌دهد. تفاوت بین محورهای اندازه گیری شده توسط محققان در یک سیستم ستاره‌ای دوتایی به نام MAXI J1820+070 بیش از 40 درجه بود.

اغلب، محور چرخش یک جسم پرجرم مرکزی تا حد زیادی با محور چرخش ماهواره‌های آن همسو است. این در مورد منظومه شمسی صادق است: سیارات در یک صفحه به دور خورشید می‌چرخند که تقریباً با صفحه استوایی خورشید منطبق است. شیب محور چرخش خورشید نسبت به محور مداری زمین تنها 7 درجه است.

جوری پوتانن، استاد نجوم در دانشگاه تورکو و نویسنده اصلی این نشریه می‌گوید:”انتظار هم‌ترازی، تا حد زیادی، برای اجرام عجیب و غریب مانند سیاهچاله‌های دوتایی پرتو ایکس صادق نیست. سیاهچاله‌ها در این سیستم‌ها در نتیجه یک فاجعه کیهانی – فروپاشی یک ستاره پرجرم) شکل گرفته‌اند. اکنون سیاهچاله را می‌بینیم که ماده را از ستاره همدم سبک‌تر بیرون می‌کشد که به دور آن می‌چرخد. تابش نوری درخشان و اشعه ایکس را به عنوان آخرین ناله مواد در حال سقوط و همچنین گسیل رادیویی از جت‌های نسبیتی رانده شده از منظومه می‌بینیم.

محققان با تعقیب این جتها توانستند جهت محور چرخش سیاهچاله را به دقت تعیین کنند. مقدار گازی که از ستاره همدم به سیاهچاله می‌افتد، بعداً شروع به کاهش کرد، سیستم کم‌نور شد و بیشتر نور در سیستم از ستاره همدم می‌آمد. به این ترتیب محققان توانستند شیب مدار را با استفاده از تکنیک‌های طیف‌سنجی اندازه‌گیری کنند و اتفاقاً تقریباً با شیب پرتاب‌ها همزمان شد.

جوری پوتانن می‌گوید:

“برای تعیین جهت 3 بعدی مدار، علاوه بر این باید زاویه موقعیت سیستم را در آسمان بدانیم، به این معنی که چگونه سیستم با توجه به جهت به سمت شمال در آسمان می‌چرخد که با استفاده از تکنیک‌های پلاریمتری اندازه‌گیری شد.

نتایج منتشر شده، چشم‌اندازهای جالبی را به سمت مطالعات تشکیل سیاه‌چاله و تکامل چنین سیستم‌هایی باز می‌کند، زیرا در بسیاری از سناریوهای شکل‌گیری سیاه‌چاله و تکامل دوتایی به سختی می‌توان به چنین ناهمترازی شدیدی دست یافت.

“اختلاف بیش از 40 درجه بین محور مداری و چرخش سیاهچاله کاملاً غیرمنتظره بود. دانشمندان اغلب زمانی که رفتار ماده را در یک فضای زمانی منحنی حول سیاهچاله مدل می‌کنند، این تفاوت را بسیار ناچیز فرض می‌کنند. مدل‌های فعلی در حال حاضر واقعاً پیچیده هستند و اکنون یافته‌های جدید ما را مجبور می‌کند که بعد جدیدی به آنها اضافه کنیم.»

این یافته کلیدی با استفاده از ابزار پلاریمتری DIPol-UF ساخته شده در تلسکوپ نوری نوردیک به دست آمد که متعلق به دانشگاه تورکو و دانشگاه آرهوس دانمارک است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Death spiral: A black hole spins on its side

by University of Turku FEBRUARY 25, 2022

https://phys.org/news/2022-02-death-spiral-black-hole-side.html