بیگ بنگ: رصدخانه پرتو ایکس چاندرا یک سیاهچاله‌ را پیدا کرده که جت‌های ماده را با سرعتی نزدیک به سرعت نور به اطراف شلیک می‌کند. جای نگرانی نیست، این هیولا حدود 10 هزار سال نوری از ما فاصله دارد. این بیشتر یک منظرۀ تماشایی است تا یک خطر برای ما. اما این یک منظره‌ی تماشایی مملو از بینش علمی است.

به گزارش بیگ بنگ، می‌دانم به چه چیزی فکر می‌کنید. مثلأ «من فکر کردم هیچ چیزی نمی‌تواند از سیاهچاله فرار کند؟» درست است، هیچ چیزی نمی‌تواند. اما این ماده در واقع از سیاهچاله بیرون نمی‌آید بلکه از ماده‌ای که در اطراف سیاهچاله می‌چرخد بیرون می‌آید ​​و توسط حرکت آن گرم می‌شود.

این جت‌های مواد را جت‌های اخترفیزیکی یا جت‌های نسبیتی می‌نامند. آنها توسط دیسک‌های چرخان مواد به نام قرص‌های برافزایشی ساطع می‌شوند. این قرص‌ها می‌توانند حول چیزهایی مانند تپ‌اخترها و ستاره‌های نوترونی یا مانند این مورد در اطراف یک سیاهچاله باشند.

این سیاهچاله‌ی خاص MAXI J1820 + 070 نامگذاری شده است. این یک سیاهچاله‌ با جرم ستاره‌ای تقریباً هشت برابر جرم خورشید است و دارای یک دوست و همراه دوتایی است. اما این همراه سیاهچاله‌ نیست، بلکه یک ستاره است. این همراه تقریبأ نیمی از جرم خورشید را دارد. بنابراین، رابطه واضح است: سیاهچاله‌ی پرجرم‌ بر همراه ستاره‌ای خود تسلط دارد. این سیاهچاله ماده را به دور از ستاره و درون قرص برافزایشی آن قرار می‌دهد.

مادۀ موجود در این قرص سرنوشت بدی دارد. بخش اعظم آن به درون سیاهچاله کشیده می‌شود. هنگامی که فراتر از افق رویداد می‌رود، برای همیشه خداحافظی می‌کند، البته تا جاییکه می‌توانیم بگوییم. اما تمام مواد درون سیاهچاله ناپدید نمی‌شوند. مواد موجود در قرص می‌توانند برای مدت طولانی در اطراف سیاهچاله بچرخند.

اینجا همان جایی است که جت‌ها به وجود می‌آیند. مقداری از مواد موجود در دیسک از طریق جت‌ها خارج می‌شود و جت‌ها مجبورند از خطوط میدان مغناطیسی محلی به سیاهچاله پیروی کنند. در نتیجه دو جت نسبیتی مقابل یکدیگر وجود دارد: یکی شمال و دیگری جنوبی. تلسکوپ پرتو ایکس چاندرا توانست بر اساس چهار مشاهده فیلمی از این جت‌ها تهیه کند: هر کدام در نوامبر 2018 و فوریه، می و ژوئن 2019.

نتایج این مشاهدات در مقاله‌ای تحت عنوان «جت‌های پرتو ایکس نسبیتی از سامانه‌ دوتایی پرتو ایکس سیاهچاله‌ی MAXI J1820 + 070» ارائه شده است. “ماتیلد اسپیناس” نویسنده اصلی مقاله از دانشگاه پاریس است. این مقاله در The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

یک پدیده‌ی غیرمعمول در این جت‌ها آشکار است. وقتی ستاره‌شناسان سرعت خود را اندازه می‌گیرند، جت شمالی با سرعت 60 درصد از سرعت نور از ما دور می‌شود. اما جت جنوبی که به سمت ما حرکت می‌کند با سرعت 160 درصد از سرعت نور اندازه‌گیری می‌شود که همۀ ما می‌دانیم غیرممکن است. (همه این را می‌دانیم، درست است؟)

چیزی که در اینجا ایفای نقش می‌کند «حرکت ورای سرعت نور» است. در حین حرکت ورای سرعت نور، به نظر می‌رسد که جتِ ماده‌ای که به سمت مشاهده‌گر حرکت می‌کند از سرعت نور تجاوز کند. اما اینطور نیست. آنچه اتفاق می‌افتد این است که خود جتِ ماده با سرعتی بسیار نزدیک به سرعت نور حرکت می‌کنند. و نور حاصل از این ماده با سرعت نور سفر می‌کند. چاره‌ای ندارد. به صورت ترکیبی، این توهم را ایجاد می‌کند که خود نور مانع سرعت نور را کنار می‌زند(از آن عبور کند).

در حقیقت، جت‌های مواد هر دو با یک سرعت حرکت می‌کنند: کمی بیش از 80 درصد از سرعت نور. نور هر دو جت با سرعت نور حرکت می‌کند. سامانه‌ی MAXI J1820 + 070 قبلاً مشاهده شده است. فقط دو نمونۀ شناخته شدۀ دیگر از جت‌های سیاهچاله‌ی ستاره‌ای وجود دارد که به سرعت این مسیر را طی می‌کنند. بنابراین MAXI برای اخترشناسان بسیار مهم است.

یک مقاله در سال 2019 مشاهداتی در مورد فوران از MAXI J1820 + 070 را در سراسر طیف الکترومغناطیسی ارائه داده است. در آن زمان، سیاهچاله فوران‌های بسیار روشن و خاصی را نشان می‌داد که به ویژه در انتشارات رادیویی مشهود است. آن مقاله روند ادغام را مورد بررسی قرار داده و نشان داد که قرص برافزایشی در حین فوران‌های روشنایی پایدار باقی ماند. این محققان همچنین گفتند که مقاله‌ی آنها تنها بخش کوچکی از داده‌های موجود در مورد فوران را در بر می‌گیرد.

این مقاله حداقل تا حدودی ادامه‌ی مقاله‌ی 2019 است. اما در مقاله‌ی قبلی، این جت‌ها در انتشارات رادیویی مشاهده شدند، درحالیکه این مقاله بر انتشارات اشعه ایکس متمرکز بود. این مقاله نه تنها از مشاهدات چاندرا بلکه از مشاهدات VLA و MeerKAT نیز استفاده کرده است. این مشاهدات همچنین زمان مشاهدۀ این جت‌ها در مطالعه‌ی قبلی را دو برابر کردند.

تیم این مقاله می‌گوید که در این دو فوران از سال 2018 بیش از 400 میلیون میلیارد پوند مواد به فضا پرتاب کرده‌اند. این مقدار تقریباً به چیزی که سیاهچاله می‌تواند تنها در چند ساعت روی قرص برافزایشی خود جمع کند، شبیه است. خود جت‌ها نیز هم از ماده و هم از انرژی ساخته شده‌اند. بیشتر انرژی موجود در جت‌ها هنگام تعامل ذرات با مواد دیگر اطراف سیاهچاله آزاد می‌شود. خود جت‌ها با آن ماده برخورد می‌كنند و همچنین موج های شوك ایجاد می‌كنند.

یک بیانیه‌ی مطبوعاتی آنها را به انفجارات صوتی از فضاپیماهای مافوق صوت در جو زمین تشبیه می‌کند. هنگامی که این جت‌ها به مادۀ میان ستاره‌ای برخورد می‌کنند، انرژی‌های ذره‌ای بالاتر از انرژی ایجاد شده در برخورد دهنده‌ هادرونی بزرگ، ایجاد می‌شوند. همانطور که نویسندگان در مقاله‌ی خود می نویسند، شواهد «… نشان می‌دهد که بیشتر انرژی جت‌ها تابش نمی‌شود و هنگامی که آنها با محیط اطراف ارتباط برقرار می‌کنند، آزاد می‌شود.»

ترجمه: سحر  الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: sciencealert.com