انفجارهای ستاره‌ای مرموز در نزدیکی سیاه‌چاله‌ها: هابل رازها را فاش می‌کند

یک کشف خیره‌کننده: انفجارهای نوآ در نزدیکی پرتوهای ساطع شده از سیاه‌چاله‌های عظیم الجثه

منجمان با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل ناسا به یک یافته‌ی باورنکردنی دست یافتند:‌ پرتوهایی شبیه به شعله‌افکن از یک سیاه‌چاله‌ی فوق‌العاده بزرگ در مرکز یک کهکشان عظیم خارج می‌شود و ظاهراً ستاره‌ها را در مسیر خود به انفجار می‌کشاند. این ستاره‌ها که به نام نوآ شناخته می‌شوند، مستقیماً در داخل این پرتوها گیر نمی‌افتند، بلکه به نظر می‌رسد در یک منطقه‌ی خطرناک و نزدیک به آن قرار دارند. این کشف، محققان را به فکر فرو برده و در جستجوی توضیحی قانع‌کننده سوق داده است.

“ما هنوز نمی‌دانیم دقیقاً چه اتفاقی دارد می‌افتد، اما این یافته بسیار هیجان‌انگیز است.” این سخنان “الک لسینگ”، محقق اصلی از دانشگاه استنفورد بود. “این به این معنی است که در درک ما از چگونگی تعامل این پرتوهای ساطع شده از سیاه‌چاله‌ها با محیط اطرافشان، چیزی کم است.”

چگونگی انفجار نوآ

انفجارهای نوآ در سیستم‌های ستاره‌ای دوتایی رخ می‌دهد؛ جایی که یک ستاره‌ی عادی و در حال پیر شدن، هیدروژن را به سمت یک کوتوله‌ی سفید سوزان منتقل می‌کند. زمانی که این کوتوله‌ی سفید، لایه‌ای به ضخامت حدود 1.6 کیلومتر از هیدروژن را جمع‌آوری می‌کند، این لایه مانند یک بمب هیدروژنی بزرگ منفجر می‌شود. کوتوله‌ی سفید در اثر این نوآ از بین نمی‌رود، بلکه لایه‌ی سطحی‌اش را به فضا پرتاب می‌کند و سپس دوباره به جذب سوخت از ستاره‌ی همراه خود ادامه می‌دهد و این چرخه بار دیگر تکرار می‌شود.

یافته‌های تلسکوپ هابل

تلسکوپ هابل در طول بررسی‌هایش، تعداد بسیار بیشتری از نوآها را در نزدیکی پرتوهای ساطع‌شده نسبت به سایر نقاط کهکشان شناسایی کرد. این پرتو، توسط یک سیاه‌چاله‌ی مرکزی با جرمی معادل 6.5 میلیارد برابر خورشید، که در احاطه‌ی یک دیسک از مواد در حال چرخش قرار دارد، به وجود می‌آید. این سیاه‌چاله‌ با بلعیدن ماده، پرتوهایی از پلاسما را با سرعتی نزدیک به سرعت نور، به طول 3000 سال نوری به فضا پرتاب می‌کند. هر چیزی که در این پرتو پرانرژی قرار گیرد، به شدت آسیب می‌بیند. اما بر اساس یافته‌های جدید هابل، حتی نزدیکی به این جریان سوزان نیز خطرناک است.

تاثیر پرتو بر سیستم‌های ستاره‌ای

یافتن دو برابر شدن تعداد نوآها در نزدیکی پرتو نشان می‌دهد که یا تعداد سیستم‌های دوتایی که می‌توانند نوآ تولید کنند، در آن منطقه دو برابر می‌شود، یا این سیستم‌ها دو برابر بیشتر از سیستم‌های مشابه در جاهای دیگر کهکشان منفجر می‌شوند. لسینگ اینطور توضیح می‌دهد: “به نظر می‌رسد که این پرتو تأثیری بر سیستم‌های ستاره‌ای که به این ناحیه نزدیک می‌شوند دارد. شاید این پرتو، هیدروژن را به سمت کوتوله‌های سفید هدایت می‌کند و باعث می‌شود که بیشتر منفجر شوند.” او ادامه می‌دهد: “اما هنوز مشخص نیست که آیا این یک فشار فیزیکی است یا نتیجه‌ی اثرات نوری که از پرتو ساطع می‌شود. وقتی هیدروژن سریع‌تر منتقل شود، انفجارها نیز با سرعت بیشتری رخ می‌دهند. ممکن است عاملی باعث شود تا میزان انتقال جرم به کوتوله‌های سفید در نزدیکی پرتو، دو برابر شود.”

نظرات دیگر محققان

دیدگاه دیگری که محققان در نظر گرفتند این است که شاید این پرتو، ستاره‌ی همدم کوتوله را گرم کند و باعث شود که مواد بیشتری از آن سرازیر شده و هیدروژن بیشتری را به سمت کوتوله روانه کند.

مشاهده‌ی فعالیت جدید در کهکشان ام 87

محققان با این حال محاسبه کردند که میزان گرمایش در این مدل، برای ایجاد چنین تأثیری کافی نیست. مایکل شارا، محقق از موزه‌ی تاریخ طبیعی آمریکا در نیویورک، می‌گوید: “ما اولین کسانی نیستیم که متوجه شدیم در اطراف پرتو ام 87، به نظر می‌رسد فعالیت بیشتری وجود دارد. اما هابل این فعالیت‌های تشدید شده را با نمونه‌های بیشتر و اهمیت آماری چشم‌گیرتری نسبت به گذشته نشان داد.”

اندکی پس از پرتاب هابل در سال 1990، منجمان از دوربینی به نام دوربین اشیاء کم نور (FOC) برای مشاهده‌ی مرکز M87، جایی که سیاه‌چاله‌ی عظیم در آن قرار دارد، استفاده کردند. آنها متوجه شدند که اتفاقات عجیبی در اطراف سیاه‌چاله در حال وقوع است. تقریباً هر بار که هابل به این ناحیه نگاه می‌کرد، منجمان “وقایع گذرا” به رنگ آبی را مشاهده می‌کردند که می‌توانست نشانه‌ای از نوآهایی باشد که مانند فلش‌های دوربین از سوی عکاسان، شکل می‌گرفتند. اما دوربین FOC، میدان دید بسیار کوچکی داشت که باعث می‌شد منجمان نتوانند پرتو را به خوبی بررسی کنند و آن را با ناحیه‌ی نزدیک مقایسه کنند. این نتایج به مدت بیش از دو دهه، به صورت معمایی باقی مانده بود.

شواهد قانع‌کننده‌ای از تأثیر پرتو بر ستاره‌های کهکشان، در طول یک دوره نه ماهه از رصدهای هابل با دوربین‌های جدید و با میدان دید وسیع‌تر جمع‌آوری شد تا نوآهای در حال انفجار شمارش شوند. این کار، برنامه‌ی مشاهدات تلسکوپ را به چالش کشیده بود زیرا نیاز بود که هر پنج روز یک بار، تصاویری از ام 87 به ثبت برسد. جمع‌آوری تمام تصاویر ام 87 منجر به ارائه‌ی عمیق‌ترین تصاویری شد که تاکنون از این کهکشان ثبت شده است. هابل 94 نوآ را در یک‌سوم از منطقه‌ای از ام 87 که دوربین آن قادر به پوشش آن بود، شناسایی کرد.

شارا اضافه می‌کند: “ما تنها به پرتو نگاه نمی‌کردیم، بلکه به تمام بخش‌های داخلی کهکشان هم توجه داشتیم. زمانی که تمام نوآهای شناسایی شده را روی نقشه‌ی ام 87 مشخص کردید، دیگر نیازی به آمار نبود تا بفهمید که در امتداد پرتو، نوآهای بیشتری وجود دارد. این یک علم پیچیده نیست. ما این کشف را به سادگی با مشاهده‌ی تصاویر انجام دادیم. و در حالی که واقعاً متعجب شدیم، تجزیه و تحلیل آماری اطلاعات ما، آنچه را که به وضوح می‌دیدیم، تأیید کرد.”

این موفقیت کاملاً مدیون قابلیت‌های منحصر به فرد هابل است. تلسکوپ‌های زمینی، وضوح کافی برای رؤیت نوآها در عمق ام 87 را ندارند. آنها نمی‌توانند ستاره‌ها یا انفجارهای ستاره‌ای نزدیک به مرکز کهکشان را تفکیک کنند، زیرا اطراف سیاه‌چاله به شدت روشن است. تنها هابل می‌تواند نوآها را در برابر زمینه‌ی روشن M87 شناسایی کند. نوآها در جهان به شکل شگفت‌انگیزی فراوان هستند؛ هر روز یک نوآ در جایی از ام 87 فوران می‌کند. اما از آنجا که حداقل 100 میلیارد کهکشان در سراسر جهان قابل مشاهده وجود دارد، در هر ثانیه حدود یک میلیون نوآ در جایی فوران می‌کنند.