چگونه سیاهچاله‌ها درخشان‌ترین نورها را در جهان ایجاد می‌کنند؟!

0

سیاهچاله‌ها هیچ نوری تابش نمی‌کنند و می‌دانیم که نور هم نمی‌تواند از داخل آنها خارج شود.

اما جالب است که برخی از درخشان‌ترین نورهای کیهان از سیاهچاله‌های بسیار پرجرم می‌آیند. البته مسلما ، نه در واقع خود سیاهچاله‌ها. این مواد  اطراف آنها هستند که منشا این نور می‌شوند زیرا آنها به طور فعال مقادیر زیادی ماده را از محیط اطراف خود بیرون می‌ریزند.

از جمله درخشان‌ترین این گرداب‌های مواد داغ در حال چرخش، کهکشان‌هایی هستند که بلازار  نام دارند. آنها بسیار می‌درخشند و تابش الکترومغناطیسی عظیمی دارند.

دانشمندان سرانجام مکانیسم تولید نور شدید آنها را که پس از گذشت میلیاردها سال پیش به ما می‌رسد، کشف کرده‌اند: دلیل این نورها، شوک‌هایی در جریان‌های مواد گسیل شده یا جت‌های سیاه‌چاله که سرعت ذرات را به سرعت‌های شگفت‌آوری افزایش می‌دهند.

یانیس لیوداکیس ، ستاره شناس از مرکز فنلاند نجوم با ESO (FINCA) می گوید: «این یک معمای ۴۰ ساله است که ما آن را حل کرده ایم.  ما بالاخره تمام قطعات پازل را در اختیار داشتیم و تصویری که آنها ساخته بودند، واضح بود.»

ابر وسیعی از مواد در یک قرص استوایی در اطراف سیاهچاله جمع می‌شود و سیاهچاله آن را مانند آب دور یک زهکش می‌چرخاند. فعل و انفعالات اصطکاکی و گرانشی در اطراف سیاهچاله باعث می‌شود که این ماده گرم شود و در طیف وسیعی از طول موج‌ها بدرخشد. این یکی از منابع نور سیاهچاله است.

مکانیسم دیگر فواره های دوگانه‌ای از مواد هستند که از نواحی قطبی خارج از سیاهچاله، عمود بر دیسک پرتاب می شوند. تصور می‌شود این فواره‌ها موادی از لبه داخلی دیسک هستند که به جای سقوط به سمت سیاه‌چاله، در امتداد خطوط میدان مغناطیسی خارجی به قطب‌ها شتاب می‌گیرند، جایی که با سرعت‌های بسیار بالا، نزدیک به سرعت نور پرتاب می‌شوند.

برای اینکه یک کهکشان به عنوان بلازار blazar طبقه‌بندی شود، این جریان شدید مواد جت‌ها باید تقریباً مستقیماً به سمت بیننده گسیل شوند.

اینکه این جت دقیقاً چگونه ذرات را با چنین سرعت بالایی شتاب می دهد، برای چندین دهه یک علامت سوال بزرگ بوده است. اما اکنون، یک تلسکوپ جدید پرتو ایکس به نام Imaging-ray Polarimetry Explorer ( IXPE ) که در دسامبر ۲۰۲۱ به فضا پرتاب شده، کلید حل این معما را در اختیار دانشمندان قرار داد. این اولین تلسکوپ فضایی است که جهت‌گیری یا قطبش پرتوهای ایکس را نشان می‌دهد.

بلزاری به نام Markarian 501 که در فاصله ۴۶۰ میلیون سال نوری از ما در صورت فلکی هرکول قرار دارد. در مجموع شش روز در مارس ۲۰۲۲،به درخشان‌ترین جرم پرانرژی در آسمان ما تبدیل شد.  این تلسکوپ داده های مربوط به نور پرتو ایکس ساطع شده از آن را گردآوری کرد. در همین زمان، رصدخانه‌های دیگری نور را از سایر محدوده‌های طول موج، از رادیو تا نوری، اندازه‌گیری می‌کردند.

محققان به زودی متوجه تفاوت عجیبی در نور اشعه ایکس شدند. جهت آن به طور قابل توجهی پیچ خورده‌تر یا قطبی تر از طول موج های کم انرژی بود.

جهت قطبش برای تمام طول موج ها یکسان بود و با جهت جت هم‌تراز بود. این تیم متوجه شد که این یافته با مدل‌های توجیهی مطابقت دارد که در آن شوک‌ها در جت‌ها امواج ضربه‌ای ایجاد می‌کنند که شتاب بیشتری در طول جت ایجاد می‌کنند. نزدیک به شوک، این شتاب در بالاترین حد خود است و اشعه ایکس تولید می‌کند. دورتر در امتداد جت، ذرات انرژی خود را از دست می‌دهند و تابش مرئی و سپس رادیویی با انرژی کمتر و با قطبش کمتر تولید می‌کنند.

مشخص نیست که چه چیزی این شوک‌ها را ایجاد می کند، اما یک مکانیسم ممکن این است که مواد سریعتر در جت به توده های کندتر می‌رسد و منجر به برخورد می‌شود.

از آنجایی که بلازارها یکی از قوی‌ترین شتاب‌دهنده‌های ذرات در کیهان و یکی از بهترین آزمایشگاه‌ها برای درک فیزیک شدید هستند، این تحقیق بسیار مهم است.

این تحقیق در Nature Astronomy منتشر شده..

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.