“پرده‌برداری از رازهای جت سیاه‌چاله در نوری تازه”

تحقیقات جدید درباره سیاه‌چاله‌ها

تحقیقات انجام‌شده توسط دانشگاه میشیگان، داده‌های جمع‌آوری‌شده از رصدخانه ایکس‌ری چاندرا ناسا در بیش از دو دهه را بررسی کرده است تا نشان دهد که هنوز علوم پیچیده‌ای پیرامون سیاه‌چاله‌ها وجود دارد که باید کشف شود. این مطالعه به‌ویژه به جت‌های پرانرژی ذراتی که توسط سیاه‌چاله فوق‌العاده بزرگ در مرکز کهکشان «سنتوروس A» به فضا پرتاب می‌شوند، می‌پردازد. این جت‌ها با استفاده از انواع مختلف تلسکوپ‌ها قابل مشاهده هستند، از جمله تلسکوپ‌هایی که امواج رادیویی را شناسایی می‌کنند و دیگرانی که اشعه ایکس را جمع‌آوری می‌کنند.

از زمان پرتاب چاندرا در سال 1999، بسیاری از ستاره‌شناسان به‌طور خاص به سیگنال‌های روشن غیرمنتظره ایکس‌ری از جت‌ها علاقه‌مند شده‌اند. با این حال، به نظر می‌رسد که مشاهدات ایکس‌ری در واقع ویژگی‌های مشابهی را با همتایان رادیویی خود ثبت می‌کنند که این موضوع چندان هیجان‌انگیز نیست. جت‌ها ساختارهای کیهانی عظیمی هستند که برخی از آن‌ها حتی بزرگ‌تر از کهکشان‌های میزبان خود هستند و هنوز اسرار زیادی را در خود دارند. اگر یک جت به یک شکل برای ابزارهای مختلف مشاهده شود، این موضوع برای افرادی که در تلاشند تا این معماهای نجومی را حل کنند، کمکی نمی‌کند.

دیوید باگنسبرگر، نویسنده اصلی این تحقیق و پژوهشگر فوق دکتری در دانشگاه میشیگان، گفت: “کلید درک آنچه در جت در حال وقوع است، می‌تواند درک چگونگی ردیابی بخش‌های مختلف محیط توسط باندهای طول موج مختلف باشد.” او افزود: “اکنون ما این امکان را داریم.”

این مطالعه جدید، آخرین ورودی در مجموعه‌ای کوچک اما در حال رشد از تحقیقات است که به بررسی عمیق‌تر داده‌ها می‌پردازد تا تفاوت‌های ظریف و معناداری بین مشاهدات رادیویی و ایکس‌ری شناسایی کند. باگنسبرگر گفت: “جت در اشعه ایکس با جت در امواج رادیویی متفاوت است.” او ادامه داد: “داده‌های ایکس‌ری تصویری منحصر به فرد را ترسیم می‌کنند که نمی‌توانید در هیچ طول موج دیگری ببینید.”

باگنسبرگر و یک تیم بین‌المللی از همکارانش یافته‌های خود را در مجله نجوم کیهانی منتشر کردند. در این مطالعه، تیم به مشاهدات چاندرا از سنتوروس A از سال 2000 تا 2022 پرداخته است. به‌طور دقیق‌تر، باگنسبرگر یک الگوریتم کامپیوتری برای انجام این کار توسعه داد که ویژگی‌های روشن و توده‌ای در جت را که به آن‌ها «گره‌ها» گفته می‌شود، ردیابی کرد.

تحلیل سرعت گره‌های جت در کهکشان Centaurus A

با دنبال کردن گره‌هایی که در طول دوره مشاهده حرکت کردند، تیم تحقیقاتی توانست سرعت آن‌ها را اندازه‌گیری کند. سرعت یکی از این گره‌ها به‌ویژه قابل توجه بود. در واقع، به نظر می‌رسید که این گره سریع‌تر از سرعت نور حرکت می‌کند که به دلیل نحوه حرکت آن نسبت به دیدگاه چاندرا در نزدیکی زمین بود. فاصله بین گره و چاندرا تقریباً به سرعت نور کاهش می‌یابد. تیم تحقیقاتی تعیین کرد که سرعت واقعی این گره حداقل ۹۴ درصد سرعت نور است.

گره‌ای در موقعیت مشابه قبلاً با استفاده از مشاهدات رادیویی سرعتش اندازه‌گیری شده بود. آن نتیجه، سرعت گره را به‌طور قابل توجهی کندتر، حدود ۸۰ درصد سرعت نور، ثبت کرده بود. Bogensberger گفت: “این بدان معناست که گره‌های جت در مشاهدات رادیویی و اشعه ایکس به‌طور متفاوتی حرکت می‌کنند.” و این تنها نکته‌ای نبود که از داده‌ها برجسته بود. به عنوان مثال، مشاهدات رادیویی از گره‌ها نشان می‌داد که ساختارهای نزدیک‌ترین به سیاه‌چاله سریع‌ترین حرکت را دارند. اما در مطالعه جدید، Bogensberger و همکارانش سریع‌ترین گره را در یک منطقه میانی پیدا کردند – نه دورترین از سیاه‌چاله و نه نزدیک‌ترین به آن.

Bogensberger گفت: “ما هنوز چیزهای زیادی در مورد نحوه عملکرد جت‌ها در باند اشعه ایکس نمی‌دانیم. این موضوع نیاز به تحقیقات بیشتر را نشان می‌دهد.” او افزود: “ما یک رویکرد جدید برای مطالعه جت‌ها ارائه داده‌ایم و فکر می‌کنم کارهای جالب زیادی برای انجام وجود دارد.”

از طرف خود، Bogensberger قصد دارد از رویکرد تیم برای بررسی جت‌های دیگر استفاده کند. جت در کهکشان Centaurus A خاص است زیرا نزدیک‌ترین جتی است که ما می‌شناسیم و حدود ۱۲ میلیون سال نوری فاصله دارد. این نزدیکی نسبی، آن را به گزینه‌ای مناسب برای آزمایش و اعتبارسنجی روش‌شناسی تیم تبدیل کرده است. ویژگی‌هایی مانند گره‌ها در جت‌هایی که دورتر هستند، دشوارتر قابل تشخیص می‌شوند. Bogensberger گفت: “اما کهکشان‌های دیگری وجود دارند که این تحلیل می‌تواند در آن‌ها انجام شود.” او افزود: “و این همان چیزی است که من قصد دارم در مرحله بعدی انجام دهم.”