سیاهچالۀ مرکزی کهکشان ما در حال بلعیدن گرد و غباری کیهانی!

بیگ بنگ: بزودی یک جریان خودسر از گاز و گرد و غبار به داخل سیاهچاله‌ای کشیده خواهد شد که در قلب کهکشان ما – راه شیری – کمین کرده است. هیچ کس قبلا چنین برخوردی را با این جزیئات مشاهده نکرده و از این رو کسی نمی داند که چه روی خواهد داد و به همین دلیل دورنمای جذابی برای ستاره شناسان است.

Black-Holeبه گزارش بیگ بنگ، زمانی که ستاره ها می رمبند سیاهچاله ها – مبهم ترین اجرام کیهان –به وجود می آیند. آن طور که ما می دانیم درون آنها فضا – زمان متوقف می شود. درون این اجرام گرانش چنان قوی است که هیچ چیز – حتی نور – نمی تواند از چنگال آنها بگریزد و به این معنی است که ستاره شناسان نمی توانند سیاهچاله ها را مستقیما مشاهده کنند. این اجرام حضور شومشان را از طریق تاثیر گرانش خود بر حرکت ستاره های نزدیکشان نشان می دهند.

ممکن است ما هیچگاه به طور کامل نفهمیم در داخل سیاهچاله ها چه روی می دهد، زیرا رفتن به آنجا خواستار یک سفر خطرناک یک طرفه است؛ اما امیدواریم از اینکه در اطراف این اجرام چه روی می دهد به درک بهتری از آنهادست یابیم. سیاهچاله ها با بلعیدن هر چه بیشتر ماده بزرگتر و چگالتر می شوند، بیشتر اوقات ابرهای گازی و گرد و غبار را می بلعند ولی گاهی کل یک ستاره را فرو می برند.

برخورد بین ابر گازی و سیاهچاله ی مرکز کهکشان که با نام کمان – ای*۱ شناخته می شود یک فرصت ایده‌آل برای مشاهده یکی از این تغذیه های هیجان انگیز سیاهچاله ای در زمان وقوعش میباشد. کمان – ای* در فاصله تنها ۲۶ هزار سال نوری از زمین که در واحد های نجومی فاصله کوتاهی است، تنها سیاهچاله ابرپرجرم به اندازه کافی نزدیکی است که می توان آن را با جزیئات مشاهده کرد که به این معنی است که ستاره شناسان یک جای مناسب برای دیدن برخورد دارند.

تصویری از فعالیت های سیاهچاله ی مرکزی راه شیری با نام کمان – ای* در سال 2008 و 2013

تصویری از فعالیت های سیاهچاله ی مرکزی راه شیری با نام کمان – ای* در سال ۲۰۰۸ و ۲۰۱۳

این یک فرصت شگفت انگیز است اما ستاره شناسان می توانند به سادگی آن را از دست دهند، این ابر گازی با نام G2 در سال ۲۰۱۱ کشف شد و در واقع شانس هم در این اندازه گیری خوب دخالت داشت. دکتر استفان گیلسن از موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک در آلمان – کسی که سرپرستی تیم کاشف ابر گازی را بر عهده داشت – می گوید: «همان طور که در علم معمول است، آن یک کشف تصادفی بود

پژوهشگران تصاویری را که ۹ سال پیش تلسکوپ غول پیکر اروپا در شیلی هنگام نگاه کردن به تابش مرئی پیرامون کمان – ای* گرفته بود را بررسی کردند، تابش به دلیل اصطکاک بین گاز و گرد و غباری تولید می‌شود که به دور سیاهچاله در قرص برافزایشی۲ می چرخد. گیلسن چنین ادامه داد: «ما تصمیم گرفتیم که داده هایی را که در طول سالها به دست آورده بودیم را بررسی کنیم و احساس کردیم که یک چیز نسبتا ضعیف ولی مرئی در حال حرکت به سمت موقعیت سیاهچاله است که از سال ۲۰۰۲ ساکت در بین داده ها نشسته بود. سپس متوجه شدیم اطلاعات طیف بینی که ثبت کرده ایم نشان می دهد، آن جسم در سال ۲۰۱۱ بزرگتر از سال ۲۰۰۴ بوده و در امتداد یک مدار بیضوی پیرامون سیاهچاله منبسط شده است

این انبساط نشان می دهد که ابر گازی تا به امروز نیز تاثیرات گرانشِ قابل توجه سیاهچاله را احساس کرده است، اینکه بعد از آن چه روی خواهد داد یک پرسش چند میلیون دلاری است. با جرمی ۴ میلیون برابر خورشید، کمان – ای* یک هیولاست، یک سیاه چاله ابر پرجرم؛ در حقیقت پدیده بلعیده شدن ماده، چیزی شبیه این یکی در مرکز بسیاری از کهکشان ها روی می دهد، آنها – که کهکشان های فعال نامیده می شوند و نور زیادی را منتشر می کنند – جرم هایی میلیاردها برابر خورشید دارند. کمان – ای* میلیاردها سال پیش به وجود آمده است؛ شاید زمانی که برخی از ستاره های بسیار چگال در پایان زندگی خود رمبیده و با هم آمیختند و یک شی پرجرم را تشکیل دادند.

نمایی از منطقه ی کمان – ای* در سیاهچاله ی مرکزی راه شیری

نمایی از منطقه ی کمان – ای* در سیاهچاله ی مرکزی راه شیری

اندازه ی ابر گازی هم ناشناخته است و ترکیبات آن هنوز یک معماست، اما احتمالا بیشتر قسمت گازی از هیدروژن باشد و هم چنین ستاره شناسان می دانند که سراسر ابر دمای ۱۰ هزار درجه ای را در حین حرکت در فضا دارد که تقریبا دو برابر داغی سطح خورشید است. استفان مورای فیزیک دان نجومی از آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور در کالیفرنیا چنین گمان می کند که ابر می تواند نتیجه یک نوع آروغ ستاره‌ای باشد که پس از آن ستاره قسمتی از جو بیرونی اش را از دست می دهد؛ اما این کاملا قطعی نیست.

مورای می گوید: «شاید یکی از بهترین حدس‌ها این باشد که ابر از یک ستاره دفع شده است، در غیر این صورت مشکل است که بدانید چگونه چیزی به آن کوچکی با گرانشی کم می تواند خودش را نگه دارد. به نظر می رسد که تصادفی شگفت انگیز برای یک ستاره بوده که چیزی شبیه این را بسیار نزدیک به سیاهچاله بیرون ریخته است، پس واقعا این راهی فوق العاده است برای ترسیم اینکه برای یک شئ در آن نزدیکی چه اتفاقی می افتد.

مورای عضو گروهی است که روی پیش بینی نحوه پایان یافتن رویارویی نزدیک بین ابر گازی و کمان – ای* کار می کنند. آنها برخورد را با استفاده از نیروی محاسباتی ابرکامپیوتر پالمتو در دانشگاه کلمتون در اندرسون، جنوب کارولینا در حالت سه بعدی شبیه سازی کردند. شبیه سازی های تیم که نیازمند بیش از ۵۰ هزار ساعت محاسبات بوسیله ۳۰۰۰ پردازشگر بود نشان دادند که نزدیک ترین موقعیت ابر به سیاهچاله زمانی در همین تابستان یا اوایل پاییز است. اولین نشانه برخورد گرمای آزاد شده بوسیله ابر گازی بود که همگام با نزدیک تر شدن به کمان – ای* انرژی آزاد می‌کرد.

این آزاد سازی انرژی به وسیله تلسکوپ های پرتو– ایکس و رادیو تلسکوپ‌های روی زمین به همان خوبی ماهواره هایی که به دور زمین می گردند قابل شناسایی بود. اما این یک برخورد سر به سر نخواهد بود، ابر در ابتدا در یک فاصله واقعا دور از کمان-ای* – تقریبا ۲۰۰ بار بیشتر از فاصله ی زمین تا خورشید – خواهد لغزید، اما آن ویرانی خشم گرانشِ سیاهچاله را متوقف نخواهد کرد.

مورای توضیح داد: «اساسا ابر گازی در حال پاره پاره شدن است؛ مدل های ما نشان می دهند که ابر به دلیل تفاوت کشش گرانشی سیاهچاله در دو طرفش منبسط خواهد شد که یعنی چیزی که در آغاز شبیه یک توپ است به شکل یک تکه ماکارونی کش می آید. آن جا تاثیرات دیگری نیز هستند، همان طور که گاز در امتداد سیاهچاله مرکز کهکشان حرکت می کند، این ابر مانند موج های سطح اقیانوس در یک روز طوفانی شروع به حرکت موج دار می کند و بی ثباتی های گوناگون دیگری نیز وارد بازی می شوند. پس پاره شدن و کش آمدن هردو جدا از هم روی می دهند و با گذر زمان با وجود اینکه به دور سیاهچاله گردش می کند احتمالا دیگر یک ساختار منسجم نخواهد بود

سیاهچاله مرکزی راه شیری

همان طور که ابر تجزیه می شود، مقدار زیادی از آن به قرص برافزایشی گرداگرد کمان – ای* می پیوندد یا به درون سیاهچاله سقوط می کند، طبق گفته مورای اگر تمام آن به داخل سیاه چاله سقوط می‌کرد دیدنی‌تر بود. مدل‌ها تفاوت خروجی بزرگی را در سیاهچاله پیش بینی نمی کنند اما دست‌کم چند ترقه کوچک خواهد بود. گرچه احتمالش کم است که دیدنی ترین روی‌داد ستاره ای باشد اما هنوز هم جذاب خواهد بود. گیلسن می گوید: «مشاهده اینکه برای ابر گازی چه روی خواهد داد در اینکه پی ببریم جو پیرامون سیاه چاله «قرص برافزایشی» چگونه ساخته شده است به ما یاری خواهد رساند. ما می توانیم از مقدار اصطکاکی که ابر تجربه کرده برآورد کنیم که چه مقدار گاز در آن جا است و سپس بیاموزیم که چگونه چنین جوی ساخته شده، هم چنین برای اینکه ببینیم گاز چگونه سیاهچاله را احاطه خواهد کرد مفید خواهد بود تا به ما بگوید که چطور تغذیه می شود، چیزی که هیچ کس هرگز آن را پیش از این ندیده است

در عوض گیلسن به سرنوشت موادی که به درون کمان – ای* سقوط می کنند حتی فکر هم نمی کند. او می گوید: «این یک پرسش علمی نیست، زیرا ما هیچ راهی برای دانستن آن نداریم. شما حتی نمی توانید آزمایشی را تصور کنید که ممکن باشد هر ادعایی در این مورد را بررسی کرده یا به چالش بکشاند. تنها راه بررسی، پریدن به داخل سیاه چاله است – اما اول مطمئن شوید که از همه خداحافظی کرده اید

طبق نظریه یک سیاهچاله تا حد زیادی تهی است، جرم آن به طرزی باور نکردنی در یک نقطه کوچک در مرکز آن محدود شده است که به آن تکینگی می گویند. یک نظریه دیگر ادعا می کند هر چیزی که به داخل سیاهچاله سقوط می کند (مثلا یک ابر گازی بخت برگشته) به داخل یک دنیای دیگر وارد می شود، پس سرنوشت نهایی ابر گازی هم جای اندیشیدن دارد، اما هنوز چیزهای زیادی برای مشاهده کردن در بیرون سیاه چاله وجود خواهند داشت. اگرچه نبرد در چند ماه آینده آغاز می شود اما تاثیرات آن احتمالا در چند سال آینده مشاهده خواهد شد. برای مدتی ابر گازی سوخت اصلی کمان – ای* خواهد بود، پس سال های آینده برای ستاره شناسانی که روی سیاه چاله ها کار می کنند و می توانند این رویداد را به صورت واضح از فاصله نزدیک مشاهده کنند زمان جالبی خواهد بود. خوشبختانه نزدیک برای ستاره شناسان دارای معنای متفاوتی است و هیچ جای نگرانی در مورد اینکه ما دسر کمان-ای* شویم وجود ندارد.


۱- Sagittarius A*
۲- Accretion Disc

باز نشر: سایت بیگ بنگ / محسن کرمی – نشریه دانشمند – شماره ۶۱۳ – آبان ۱۳۹۳

منبع: نشریه فوکوس

اطلاعات بیشتر: nature , space

image_pdfimage_print
(16 نفر , میانگین : 5٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=29746

محسن کرمی

کارشناس فیزیک و روزنامه‌نگار علم است. وی تا کنون با نشریه‌های دانشمند و لذت‌فیزیک همکاری داشته و زمینه‌های کاری وی شامل فیزیک و فناوری می‌باشد. او هم‌چنین در کنار این فعالیت‌ها به برنامه‌نویسی نیز می‌پردازد. وب‌گاه mrgeo22.github.io

شما ممکن است این را هم بپسندید

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *