سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر، جت‌های نور و رازهایی که ناسا فاش می‌کند!

کاوش‌های نوین در قلمرو سیاه‌چاله‌ها

محققین دانشگاه میشیگان، با استفاده از داده‌های جمع‌آوری شده از رصدخانه پرتو ایکس چاندرا ناسا طی دو دهه‌ی گذشته، پرده از اسرار بیشتری در مورد سیاه‌چاله‌ها برداشته‌اند. این پژوهش، به‌طور خاص، به بررسی جت‌های پرانرژی ذرات می‌پردازد که از سیاه‌چاله فوق‌العاده عظیمِ واقع در مرکز کهکشان «سنتوروس A» به فضا پرتاب می‌شوند. این جت‌ها را می‌توان با کمک ابزارهای مختلفی رصد کرد؛ از جمله تلسکوپ‌هایی که امواج رادیویی را شناسایی می‌کنند و آنهایی که پرتوهای ایکس را جمع‌آوری می‌کنند.

از زمان آغاز به کار چاندرا در سال 1999، سیگنال‌های درخشان و غیرمنتظره‌ی پرتو ایکس از این جت‌ها، توجه بسیاری از ستاره‌شناسان را به خود جلب کرده است. اما مشاهدات پرتو ایکس تفاوت چندانی با داده‌های به‌دست‌آمده از همتایان رادیویی‌شان نداشتند، که چندان هم هیجان‌انگیز نبود! این جت‌ها، ساختارهایی کیهانی عظیم هستند که اندازه‌ی برخی از آنها از کهکشان میزبانشان هم بزرگتر است و هنوز هم، رازهای سربه‌مهر بسیاری در خود دارند. اگر این جت‌ها در تمام ابزارهای رصد، شکل و شمایلی یکسان داشته باشند، کار برای محققانی که درصدد حل این معماهای نجومی هستند، دشوارتر می‌شود.

دیوید باگنسبرگر، نویسنده اصلی این تحقیق و پژوهشگر فوق دکتری در دانشگاه میشیگان، می‌گوید: «برای فهمیدن آنچه در این جت‌ها در حال وقوع است، باید درک کنیم که چگونه باندهای مختلف طیف، قسمت‌های مختلف محیط را نشان می‌دهند.» او اضافه می‌کند: «اکنون، ما به این امکان دست یافته‌ایم.»

این مطالعه‌ی جدید، آخرین حلقه از یک زنجیره‌ی تحقیقاتی کوچک اما رو به رشد است که با دقت بیشتری داده‌ها را بررسی می‌کند تا تفاوت‌های ظریف و معناداری را بین مشاهدات رادیویی و پرتو ایکس شناسایی کند. باگنسبرگر می‌افزاید: «جت در پرتو ایکس با جت در امواج رادیویی متفاوت است.» و ادامه می‌دهد: «داده‌های پرتو ایکس، تصویری منحصربه‌فرد ارائه می‌دهند که در هیچ طول موج دیگری قابل مشاهده نیست.»

باگنسبرگر و گروه بین‌المللی همکارانش، یافته‌های خود را در نشریه‌ی اخترفیزیک کیهانی منتشر کردند. در این مطالعه، این تیم به بررسی مشاهدات چاندرا از کهکشان سنتوروس A از سال 2000 تا 2022 پرداخته است. باگنسبرگر یک الگوریتم کامپیوتری طراحی کرد تا ویژگی‌های درخشان و متراکمی را که در جت‌ها وجود دارد و به “گره‌ها” معروف هستند، ردیابی کند.

تحلیل سرعت گره‌های جت در کهکشان Centaurus A

با پیگیری گره‌هایی که در طول دوره‌ی رصد حرکت می‌کردند، تیم تحقیقاتی موفق به اندازه‌گیری سرعت آن‌ها شد. سرعت یکی از این گره‌ها، به ویژه، قابل توجه بود. به نظر می‌رسید که این گره با سرعتی بیش از سرعت نور حرکت می‌کند؛ البته این توهم به دلیل نحوه‌ی حرکت آن نسبت به دیدگاه چاندرا در نزدیکی زمین بود. فاصله بین گره و چاندرا، تقریباً با سرعت نور در حال کاهش است. تیم تحقیقاتی برآورد کردند که سرعت واقعی این گره، حداقل ۹۴ درصد از سرعت نور است.

گره‌ای در موقعیت مشابه، پیش‌تر هم با استفاده از مشاهدات رادیویی سرعت‌سنجی شده بود. آن اندازه‌گیری، سرعت گره را به‌طور قابل‌توجهی کمتر و حدود ۸۰ درصد از سرعت نور نشان می‌داد. باگنسبرگر می‌گوید: «این بدان معناست که گره‌های جت در مشاهدات رادیویی و پرتو ایکس، به‌طور متفاوتی حرکت می‌کنند.» و این تنها نکته‌ی جالب توجه از داده‌ها نبود. به‌عنوان‌مثال، مشاهدات رادیویی از گره‌ها حاکی از آن بود که ساختارهایی که به سیاه‌چاله نزدیک‌تر هستند، سریع‌تر حرکت می‌کنند. اما در مطالعه‌ی جدید، باگنسبرگر و همکارانش سریع‌ترین گره را در یک ناحیه‌ی میانی یافتند؛ نه دورترین از سیاه‌چاله و نه نزدیک‌ترین به آن.

باگنسبرگر می‌گوید: «ما هنوز چیزهای زیادی در مورد نحوه‌ی عملکرد جت‌ها در باند پرتو ایکس نمی‌دانیم. این موضوع نیاز به تحقیقات بیشتر را آشکار می‌کند.» او اضافه می‌کند: «ما یک رویکرد نوآورانه برای مطالعه‌ی جت‌ها ارائه داده‌ایم و فکر می‌کنم کارهای هیجان‌انگیز دیگری وجود دارد که باید انجام شود.»

خود باگنسبرگر قصد دارد از روش تیم تحقیقاتی خود برای بررسی جت‌های دیگر استفاده کند. جت کهکشان Centaurus A، به دلیل نزدیکی‌اش (حدود ۱۲ میلیون سال نوری)، خاص است؛ این نزدیکی، آن را به گزینه‌ی ایده‌آلی برای آزمایش و اعتبارسنجی روش‌شناسی تیم بدل کرده است. تشخیص ویژگی‌هایی مانند گره‌ها در جت‌هایی که دورتر هستند، دشوارتر است. باگنسبرگر می‌گوید: «اما کهکشان‌های دیگری نیز وجود دارند که این تحلیل را می‌توان روی آنها انجام داد.» و اضافه می‌کند: «و این همان چیزی است که من قصد دارم در گام بعدی انجام دهم.»

“`