دانشمندان ۵۳ کوئازار قدرتمند را کشف کردند که جت‌هایشان تا ۵۰ برابر عرض کهکشان راه‌شیری ما می‌رسند

توسط رابرت لیا

“اندازه‌های این جت‌های رادیویی با منظومهٔ خورشیدی یا حتی کهکشانی‌مان قابل مقایسه نیستند”

ستاره‌شناسان ۵۳ کوئازار جدید که توسط سیاه‌چاله‌های فوق‌عظیم تغذیه می‌شوند را کشف کردند؛ این کوئازارها جت‌های ماده‌ای با سرعتی نزدیک به سرعت نور منتشر می‌کنند که تا ۷٫۲ میلیون سال نوری دراز می‌شوند، یعنی حدود ۵۰ برابر عرض کهکشان راه‌شیری.

این اشیای غول‌پیکر که به عنوان کوئازارهای رادیویی عظیم شناخته می‌شوند، بخشی از مجموعه‌ای شامل ۳۶۹ کوئازار رادیویی هستند که به تازگی توسط ستاره‌شناسان هندی در داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط تلسکوپ رادیویی امواج متری عظیم (GMRT) کشف شدند؛ این آرایه شامل ۳۰ آنتن پارابولیک در نزدیکی شهر پوونا، هند، به عنوان بخشی از پروژهٔ پوشش آسمانی TIFR GMRT (TGSS) می‌باشد. TGSS حدود ۹۰٪ از کرهٔ آسمانی بالای زمین را پوشش داد و به‌دلیل پوشش گسترده و حساسیت بالای خود، ابزار ایده‌آلی برای شناسایی ساختارهای رادیویی دوردست و عظیم‌ مانند کوئازارهای رادیویی عظیم به شمار می‌آید.

“اندازه‌های این جت‌های رادیویی با منظومهٔ خورشیدی یا حتی کهکشانی‌مان قابل مقایسه نیستند,” عضو تیم سُوِیک مانیک، پژوهشگر دانشگاه میدناپور سیتی کالج، در بیانیه‌ای ایمیلی گفت. “ما در حال مقایسهٔ ۲۰ تا ۵۰ قطر کهکشان راه‌شیری که به‌صورت کنار هم قرار گرفته‌اند، هستیم.”

گرچه سیاه‌چاله‌های فوق‌عظیم با جرم‌هایی برابر با میلیون‌ها تا میلیاردها برابر جرم خورشید گمان می‌شود در هستهٔ تمام کهکشان‌های بزرگ قرار داشته باشند، همه این غول‌های کیهانی نواحی مرکزی روشن به نام هسته‌های فعال کهکشانی (AGN) را فعال نمی‌کنند یا به‌عنوان «کوئازار» شناخته نمی‌شوند، که هسته‌های بسیار پرقدرتی از کهکشان‌ها هستند.

برای ایجاد یک کوئازار، سیاه‌چالهٔ فوق‌عظیم باید با مقدار انبوهی از گاز و گرد و غبار احاطه شود تا بتواند آن را تغذیه کند. این ماده در اطراف سیاه‌چاله‌های فوق‌عظیم به شکل ساختارهای مسطح ابری به نام دیسک‌های انباشت می‌چرخد. نیروی جاذبهٔ عظیم سیاه‌چاله‌های فوق‌عظیم نیروهای جزر و مد قدرتمندی در داخل این دیسک‌ها ایجاد می‌کند، که باعث گرم شدن این ماده می‌شود و آن را به‌گونه‌ای می‌سازد که در تمام طول‌موج‌های الکترومغناطیسی تابش شدیدی تولید کند.

با این وجود، سیاه‌چاله‌ها به‌خاطری که خوراکی‌های نامنظم می‌خورند شناخته شده‌اند؛ نه تمام مادهٔ موجود در دیسک‌های انباشت به‌خاطر آن تغذیه می‌شود. میدان‌های مغناطیسی قوی گازهای بسیار یونیزه یا پلاسما را به سمت قطب‌های سیاه‌چالهٔ فوق‌عظیم هدایت می‌کنند، جایی که به سرعت‌های نزدیک به نور شتاب می‌گیرد و به‌صورت دو جت قدرتمند در جهات مخالف به‌پرت می‌شود. با گذشت زمان، و به‌طوری‌که این جت‌ها به مسافت‌های بسیاری سال نوری از منبع خود می‌رسند، می‌توانند به پلم‌های وسیع یا «لب‌ها» تبدیل شوند که به‌صورت گسترش‌پذیر بالاتر و پایین‌تر از صفحهٔ کهکشان که از آن نشأت می‌گیرند، پخش می‌شوند. این جت‌ها و لب‌ها با انتشار قوی امواج رادیویی همراه هستند.

“جت‌های رادیویی عظیم این کوئازارها، آن‌ها را برای فهم هر دو مرحلهٔ پیشرفتهٔ تکاملشان و محیط بین‌کهکشانی که در آن گسترش می‌یابند، ارزشمند می‌سازد؛ گاز نازکی که لب‌های رادیویی آن‌ها را میلیون‌ها سال نوری دور از سیاه‌چالهٔ مرکزی در بر می‌گیرد,” سابیاچ ی پال، ستاره‌شناس دانشگاه میدناپور سیتی کالج، گفت. “با این حال، یافتن چنین غول‌هایی آسان نیست.” پژوهشگر توضیح داد که این به این دلیل است که «پل» ضعیف تابشی که دو لب را به هم متصل می‌کند، اغلب زیر آستانهٔ قابل تشخیص می‌گریزد و به‌این‌سان ساختار کلی شکسته یا ناقص به‌نظر می‌رسد.

“پوشش‌های رادیویی با فرکانس پایین به‌ویژه برای شناسایی این سامانه‌ها مؤثر هستند، زیرا پلاسماهای سینکروترونی کهنه موجود در لب‌ها، در فرکانس‌های رادیویی پایین‌تر نسبت به فرکانس‌های بالاتر تابش قوی‌تری دارند,” پال ادامه داد.

تیم روند جالبی را در رابطه با کوئازارهای رادیویی عظیم و محیط‌های ساکن آن‌ها مشاهده کرد و دریافت که حدود حداقل ۱۴٪ از این اشیای غول‌پیکر در گروه‌ها و خوشه‌های کهکشانی و در نزدیکی فیلامنت‌های کیهانی گاز، گرد و غبار و مادهٔ تاریک که در آن‌ها کهکشان‌ها جمع می‌شوند و رشد می‌کنند، قرار دارند.

“به‌نظر می‌رسد محیط نقش عمده‌ای در شکل‌گیری روش تکامل این جت‌های رادیویی ایفا می‌کند,” نتای بوکتا، عضو تیم از دانشگاه سیدهو کانهو بیرشا در لاگدا، هند، گفت. “در نواحی چگال‌تر، جت‌ها ممکن است توسط گاز اطراف کند، خم یا دچار اختلال شوند، در حالی که در نواحی خلوت‌تر می‌توانند به‌صورت آزاد در میان محیط بین‌کهکشانی رشد کنند.”

اگرچه بیشتر کوئازارها دارای جت‌های دوقلوی هستند، دانشمندان متوجه شدند که این جت‌ها اغلب از نظر طول یا روشنایی نامتقارن هستند؛ این عدم تقارن به نام عدم تقارن جت رادیویی شناخته می‌شود. “این عدم تقارن نشان می‌دهد که این جت‌ها در مقابل محیط کیهانی نامنظم می‌جنگند,” سوشانتا ک. مون‌دال، عضو تیم از دانشگاه سیدهو کانهو بیرشا، گفت. “در یک سمت، جت ممکن است به ابرهای چگال‌تر گاز بین‌کهکشانی برخورد کند و رشد آن را کند کند، در حالی که سمت دیگر آزادانه در محیط نازک‌تر گسترش می‌یابد.”

به‌نظر می‌رسد نتایج تیم نشان می‌دهد که کوئازارهای عظیم در فواصل دورتر نسبت به آن‌هایی که نزدیک به کهکشان راه‌شیری هستند، عدم تقارن جت بیشتری نمایش می‌دهند. این می‌تواند به این دلیل باشد که هرچه این کوئازارها دورتر باشند، به زمانی پیش‌تر از تاریخ کیهانی می‌نگریم و کیهان اولیه بسیار آشوبناک‌تر و متراکم‌تر با گازهای بیشتر بود که مسیرهای این جت‌ها را منحرف می‌کرد.

تحقیقات تیم در تاریخ ۱۳ نوامبر در مجموعه تکمیلی مجلهٔ نجومی (The Astrophysical Journal Supplement Series) انجمن نجوم آمریکا منتشر شد.