نقش احتمالی یک سیاهچاله در تکامل حیات روی زمین!

0

در سال ۱۹۳۹، آلبرت آینشتاین مقاله‌ای در سالنامه ریاضیات منتشر کرد و این بحث را مطرح کرد که سیاه چاله‌ها در طبیعت وجود ندارند. یک ربع قرن بعد، مارتن اشمیت ( M. Schmidt )، اخترشناس آلمانی آمریکایی، اختروش‌ها (quasars) را به عنوان منابع پرقدرت نور در فواصل کیهان شناختی کشف کرد. اواسط دهه ۱۹۶۰ یاکوف زلدوویچ ( Y. Zeldovich) و ادوین س الپیتر ( E. Salpeter)، به عنوان دو اخترشناس برجسته در دو سوی شرق و غرب جهان دوقطبی آن روز، این منابع نقطه-مانند اسرار آمیز را به عنوان سیاه چاله‌های ابرپر جرمی تبیین کردند که از گاز کهکشان میزبان‌شان تغذیه می‌کنند. وقتی گاز روانه سیاه چاله می‌شود، درست مثل آبی که وارد چاهک می‌شود، می‌چرخد. وقتی سرعت گاز در آخرین مدار دایره‌ای پایدار به دور س یاه چاله به کسری از سرعت نور می‌رسد، در اثر اصطکاک با خودش که ناشی از گرانروی آشفته گاز است، به شدت گرم می‌شود.

پیامد چنین وضعیتی این است که « قرص برافزایشی» (صفحه گاز متراکم به دور سیاه چاله) با شدت بسیار زیادی می‌درخشد به طوری که چیزی نزدیک به یک دهم جرم س کون گاز به شکل تابش منتشر می‌کند. این تابش به حدی شدید است که درخشندگی‌اش چندین مرتبه توانی از درخشندگی تمام س تاره‌های موجود در کهکشان میزبان بیشتر است. آهنگ بالای تغذیه اختروش‌ها باعث میشود که این اجرام حتا در مرز جهان مرئی نیز مشاهده پذیر باشند. چند دهه بعد، اخترشناسان دریافتند که تقریبا در مرکز هر کهکشانی یک سیاه چاله ابرپر جرم وجود دارد. البته این هیولاها بیشتر اوقات در حال گرسنگی کشیدن هستند اما هر از گاهی فوران میکنند و هر فوران تنها چند ده میلیون سال دوام پیدا می‌کند. این اختروش‌ها شبیه نوزادی هستند که به محض سیر شدن به شدت پرانرژی می‌شوند و غذا را از روی میز پرت می‌کنند.

رژیم غذایی هیولای خانگی

امسال، جایزه نوبل فیزیک به آندره گز ( A.Ghez) و راینهارد گنزل ( R. Genzel) اعطا شد که شواهد قطعی و محکمی ارئه کردند که نشان می‌دهد در مرکز کهکشان راه شیری خودمان نیزیک سیاه چاله ابرپر جرم به کمین نشسته، که البته در حال حاضر در دوران گرسنگی کشیدن به سر می‌برد. این هیولا با جرمی معادل چهار میلیون خورشید، فعلا ساکت و خاموش است و صرفا به عنوان یک منبع رادیویی ضعیف موسوم به (کمان ای *» (Sagittarius A*) تابش می‌کند. اگر این هیولای خفته به شکل سخاوتمندانه‌ای مثل یک اختروش تغذیه شود تابشی یک میلیون بار قوی‌تر از تابش کنونی‌اش خواهد داشت.

با اینکه کمان ای* در حال حاضر بسیار کم فروغ است، اما شواهدی در دست داریم که نشان میدهد این هیولا در گذشته مواردی از تغذیه شدید را تجربه کرده است. البته این به هیچ وجه جای شگفتی ندارد، در نظر بگیرید یک ابر گاز که به مرکز کهکشان نزدیک می‌شود یا ستاره‌ای که از درون محدوده‌ای با مقیاس ده برابر افق رویداد کمان ای * عبور می‌کند چیزی معادل فاصله زمین تا خورشید)، به واسطه کشش گرانشی بسیار قوی مثل یک رشته ماکارونی پخته کش می‌آید و تبدیل به جریان مداوم گازی میشود که در نهایت مشعلی شبیه به یک اختروش را روشن می‌کند.

شواهد محکمی که نشان میدهد کمان ای* به تازگی مواردی از تغذیه شدید با مقادیر هنگفتی از گاز را تجربه کرده است، از ستاره‌های جوانی به دست آمده که در صفحه‌های ترجیحی به دور کمان ای * میچرخند. در واقع مدار حرکت این ستاره‌ها حکایت از آن دارد که آن‌ها در جایی بیرون از قرص‌های گازی مسطح شکل گرفته‌اند، درست مثل سیاره‌های داخل صفحه منظومه شمسی یا ستاره‌هایی که در قرص کهکشان راه شیری وجود دارند. با توجه به اینکه سن ستاره‌های نزدیک به کمان ای* کمتر از یک درصد سن کهکشان راه شیری است، بر اساس این اصل کوپنریکی که می‌گوید زمان حال زمان به خصوصی نیست، به نظر می‌رسد تعداد موارد عمده بر افزایش ناشی از گسیختگی ابرهای گازی در اطراف کمان ای * دست کم باید ۱۰۰ باشد.

یک جفت حباب گاز داغ غول پیکر موسوم به حبابهای فرمی» در مرکز کهکشان ما و در راستای محور چرخش راه شیری بیرون زده‌اند. مشاهده این حباب‌های غول آسا حکایت از یک رویداد بر افزایش عظیم در اطراف کمان ای* دارند. این رویداد در واقع عاملی است که باعث رشد این حبابها شده است.

محاسبات نظری در این زمینه نشان میدهد که علاوه برگسیختگی ابرهای گازی عظیم، ستاره‌های منفرد نیز به مکان‌هایی در همسایگی این سیاه چاله پراکنده شده‌اند و هر ۱۰ هزار سال یک بار دستخوش اختلال کشندی می‌شوند. تغذیه شدید از جریانهای آوار به جامانده از این رویدادها می‌تواند منجر به زبانه کشیدن درخشان‌ترین شرارهها از کمان ای*شود. رویدادهای اختلال کشندی از این دست در مورد ستاره‌ها در سایر کهکشان‌ها نیز مشاهده شده است. این رویدادها در کهکشانهای دیگر نیز کم وبیش با | همان آهنگی رخ میدهد که از مشاهدات انجام شده در راه شیری انتظار می‌رود.

ما را چه به سیاه چاله

آیا این زبانه‌های آتش سوزان برخاسته از کمان ای* اثری بر حیات روی زمین نیز دارد. در واقع بله، چون این زبانه‌های آتش حامل تابشهای آسیب‌زای پرتو ایکس و فرابنفش هستند. در سال ۲۰۱۸، با همکاری یکی از دانشجوهای پسادکتری‌ام، جان فوربز ( J. Forbes)، نشان دادیم که تابش پرتو ایکس و فرابنفش ساطع شده در خلال چنین ش راره‌هایی این قابلیت را دارد که اتمسفر مریخ و زمین را به کلی تبخیر کند البته به این شرط که فاصله منظومه شمسی تا مرکز کهکشان راه شیری ده برابر نزدیک‌تر از مقدار کنونی بود. اما تابش پرتو ایکس و فرابنفش حتا در مسافت‌های بزرگ‌تر نیز می‌تواند مانع از رشد و نمو حیات پیچیده شود. در واقع اثری که این تابش در چنین فواصلی به جا می‌گذارد، مثل راه رفتن مکرر روی چمن است که اگر بیش از اندازه باشد، می‌تواند مانع از رشدش شود.

در موقعیت کنونی خورشید، حیات زمینی از شرارههای پرتو ایکس و فرابنفش کمان ای* در امان است. با این حال، پژوهشهای اخیر حکایت از آن دارند که مکان تولد خورشید احتمالا جایی بسیار نزدیک‌تر به مرکز کهکشان بوده است و در واقع خورشید به واسطه لگدهای گرانشی به مکان کنونی‌اش مهاجرت کرده است. قرار گرفتن در معرض شراره‌های پرتو ایکس و فرابنفش کمان ای* در فواصل نزدیک می‌توانست در آغاز تکامل روی زمین به حیات پیچیده اسیب‌زده باشد. شاید به همین علت بود که دو میلیارد سال طول کشید تا سطح اکسیژن اتمسفر زمین به میزان بسیار بالای کنونی‌اش برسد. در واقع به نظر می‌رسد این فرصت تنها زمانی برای زمین فراهم شد که به حد کافی از کمان ای * فاصله گرفت. در حال حاضر با کمک یکی از همکارانم مشغول بررسی ارتباط احتمالی میان حیات زمینی و مهاجرت خورشید به مکانی دور از مرکز کهکشان هستم.

به طور سنتی گمان می‌رفت که خورشید تنها منبع اخترشناختی نور است که بر حیات روی زمین اثر گذاشته است. اما به نظر می‌رسد این احتمال را نیز باید جدی بگیریم که سیاه چاله کمان ای* هم نقش مهمی در ش کل‌گیری تاریخ حیات زمینی داشت. ادراک شگفت‌انگیزی از این دست مثل این است که بفهمید پیش از آنکه به دنیا بیایید احتمالا غریبه‌ای بر تاریخچه خانوادگی‌تان اثر گذاشته است. اگر بتوان ارتباطی میان کمان ای* و حیات فرازمینی برقرار کرد، شاید این سیاه چاله ابرپر جرم به کمین نشسته در قلب کهکشان راه شیری بتواند باعث اعطای جایزه نوبل دومی شود.

Scientific American, Jan. 31, 2021

منبع: روزنامه سازندگی – ۵ اسفند


   

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.