این سیاهچاله فوقجرمی ماده را با سرعت ۱۳۴ میلیون مایل بر ساعت پرتاب کرد: «در مقیاسی که تقریباً برای تصور بسیار بزرگ است»
توسط کیونا ن. اسمیت
سیاهچالههای فوقجرمی بهخاطر رفتار بلعیدن بینظم خود شناخته میشوند، اما غول در دل کهکشان مارپیچی NGC 3783 واقعاً پیشتاز است — و سپس ماده را با سرعتی برابر یکپنجم سرعت نور به فضا پرتاب میکند.
ستارهشناسان بهتازگی طوفانی از ذرات گرم و باردار را که پس از یک فلاش قدرتمند پرتو ایکس، تنها چند ساعت پیش رخ داده بود، از این سیاهچاله برانگیخته مشاهده کردند. یکی از همنویسندگان این مطالعه، ماتئو گویانازی، در بیانیهای این وضعیت را اینگونه توصیف کرد: «تصور کنید طوفانی کیهانی شبیه به فلاشهای خورشیدی، اما در مقیاسی که تقریباً برای تصور بسیار بزرگ است». گویانازی پژوهشگر پروژه در تلسکوپ پرتو ایکس XRISM سازمان فضایی اروپا است که این نتایج را به دست آورده است.
این منظره خیرهکننده میتواند به اخترفیزیکدانان کمک کند تا بهتر بفهمند سیاهچالههای فوقجرمی چگونه سرنوشت کهکشانهای میزبان خود را شکل میدهند.
آزادسازی یک طوفان کیهانی
ستارهشناسان با استفاده از XRISM ابتدا یک انفجار کوتاه اما شدید از پرتو ایکس را که از اطراف سیاهچاله برانگیخته میشد، شناسایی کردند. چند ساعت پس از آن، XRISM بادی را که از همان ناحیه آزاد شده و با سرعت ۱۳۴ میلیون مایل (۲۱۶ میلیون کیلومتر) در ساعت به سمت بیرون میرفت، دریافت کرد. ابزارهای XRISM سرعت و ساختار باد را اندازهگیری و منبع آن را مشخص کردند، در حالی که ابزارهای تلسکوپ پرتو ایکس XMM‑Newton به ارزیابی وسعت طوفان کیهانی کمک کردند. اخترفیزیکدان سازمان تحقیقاتی فضا هلند، لیی گو، که یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه است، و همکارانش میگویند فرایندی که این طوفان را به وجود آورد، آنچنان متفاوت از فرایندی نیست که باعث فلاشهای خورشیدی و اخراج جرم تاجی خورشید ما میشود — فقط در مقیاسی عظیم.
«بادهای اطراف این سیاهچاله بهنظر میرسد که بهدلیل بازگشایی ناگهانی میدان مغناطیسی درهمتنیده هسته فعال کهکشانی ایجاد شدهاند»، گویانازی گفت.
میدان مغناطیسی خورشید ما یک پدیده ناآرام است؛ این میدان بهصورت مستمر در حرکت است و گاهی خطوط مغناطیسی آن میشکنند و سپس دوباره بههم میپیوندند. این قطع و اتصال خشونتآمیز، یک فلاش خورشیدی را برافراشته میکند؛ انفجاری کوتاه از تابش در سطح خورشید. همین فرایند اغلب یک گره عظیم از پلاسما (ذرات گاز باردار الکتریکی) را به فضا پرتاب میکند.
اما سیاهچاله فوقجرمی که در هسته NGC 3783 نهفته است، ۳۰ میلیون برابر جرم خورشید ما دارد و میدان مغناطیسی پیرامون آن میلیونها برابر قویتر است؛ بنابراین وقتی خطوط آن میشکنند و دوباره بههم میپیوندند، فلاش حاصل یک فوران تقریباً غیرقابل تصور از قدرت است.
ناآرامیهای سیاهچالههای فوقجرمی و سرنوشت کهکشانها
سیاهچالههای فوقجرمی (حداقل آنهایی که بهطور فعال ماده را از کهکشانهای میزبانی خود میکشند) بهخاطر تولید جتهای نسبیتی شناخته شدهاند: جریانهای پلاسما که از قطبهای مغناطیسی آنها در جهتهای مخالف پرتاب میشوند. برخی جفتهای جت نسبیتی میتوانند بیش از یک میلیون سال نوری امتداد داشته باشند، که عریضتر از شاخهای کهکشانهای میزبانیشان است. این جتها میتوانند به سرعتی بسیار نزدیک به سرعت نور دست یابند و مدت زمان بیشتری نسبت به این انفجار یکباره اخیر داشته باشند، اما بخشی از انرژی آنها توسط فرآیندهای مشابه با آنچه در میدان مغناطیسی سیاهچاله فوقجرمی رخ میدهد، تأمین میشود.
جتهای نسبیتی، و حتی فلاشهای تقریباً نسبیتی مانند این، تنها فرآیندهای رخدادهشده در اطراف سیاهچالههای فوقجرمی نیستند. منطقهای از فضا که بهنام دیسک تجمع (accretion disk) شناخته میشود، جایی است که خطوط میدان مغناطیسی قدرتمند میرقصند و ماده در آن با سرعتهای غیرقابل تصور تسریع میشود وقتی به سمت درون سیاهچاله سقوط میکند — جایی که این سرعت، به همراه انفجارهای گاهوبیگاه انرژی، میتواند همان ماده را به فضا پرتاب کند و گاهی بهطور کامل از کهکشان میزبانی خارج سازد.
«هستههای فعال کهکشانی باددار نقش بزرگی در تکامل کهکشانهای میزبانی خود و شکلگیری ستارگان جدید ایفا میکنند»، گفت پژوهشگر همکار سازمان فضایی اروپا (ESA) کامیل دیز، همنویسنده این مطالعه، در یک بیانیه خبری اخیر. «از آنجایی که آنها اینقدر تأثیرگذارند، شناخت بیشتر مغناطیس هستههای فعال کهکشانی و چگونگی تولید بادهایی همچون اینها، کلیدی برای درک تاریخچه کهکشانها در سراسر عالم است.»
یک مقاله درباره این کار در تاریخ ۹ دسامبر در ژورنال Astronomy and Astrophysics منتشر شد.