سیاه‌چاله‌های رادیویی سه‌تایی در ادغام نادر یک کهکشانی می‌درخشند

توسط رصدخانه ملی رادیویی نجومی

ستاره‌شناسان اولین سامانهٔ سه‌تایی شناخته‌شده را که هر سه کهکشانی‌اش سیاه‌چاله‌های ابرسنگین فعال، پرنور رادیویی، دارند، تأیید کردند.

این سامانه با نام J1218/1219+1035 در فهرست‌ها ثبت شده و حدود ۱٫۲ میلیارد سال‑نوری از زمین فاصله دارد؛ این سامانه شامل سه کهکشانی در تعامل است که سیاه‌چاله‌های ابرسنگین مرکزی هر یک به‌طور فعال ماده جذب می‌کنند و در باند رادیویی به‌طور چشمگیری می‌درخشند.

مشاهدات با وضوح بالا از آرایهٔ بسیار بزرگ (VLA) بنیاد ملی علم ایالات متحده (NSF) و آرایهٔ پایهٔ بسیار بلند (VLBA) بنیاد ملی علم ایالات متحده (NSF) هسته‌های رادیویی فشرده‌ای که تابش سنکروترونی دارند را در هر کهکشان آشکار می‌سازند؛ این امر تأیید می‌کند که هر سه این کهکشان‌ها هسته‌های فعال کهکشانی (AGN) دارند که توسط سیاه‌چاله‌های در حال رشد تغذیه می‌شوند. این امر باعث می‌شود J1218/1219+1035 اولین «AGN رادیویی سه‌تایی» تأیید شده باشد و تنها سومین سامانهٔ شناخته‌شدهٔ AGN سه‌تایی در جهان نزدیک باشد.

سه کهکشانی موجود در J1218/1219+1035 در هنگام ادغام ثبت شدند؛ با فواصل هسته‌ای حدود ۲۲ و ۹۷ هزار سال نور، یک گروه دینامیکاً بسته را تشکیل می‌دهند که ویژگی‌های جزرانی آن‌ها تعاملات متقابلشان را نشان می‌دهد. چنین سامانه‌های سه‌تایی پیش‌بینی کلیدی (اگرچه به‌ندرت مشاهده می‌شود) از تکامل سلسله‌مراتبی کهکشانی هستند، که بر این اساس کهکشان‌های بزرگ مانند راه شیری از طریق برخوردهای مکرر و ادغام با همراهان کوچکتر رشد می‌کنند.

چگونگی کشف AGN سه‌تایی

با ثبت سه سیاه‌چاله فعال که به‌طور همزمان در همان گروه در حال ادغام حضور دارند، مشاهدات جدید یک آزمایشگاه عالی برای آزمون نحوهٔ هدایت گاز به مراکز کهکشانی توسط برخوردهای کهکشانی و به‌وجود آمدن رشد سیاه‌چاله‌ها فراهم می‌کند.

J1218/1219+1035 در ابتدا به‌عنوان سامانه‌ای غیرعادی با استفاده از داده‌های مادون‌قرمز میانی از پروژهٔ کشف‌گر فراسوی گسترده مادون‌قرمز ناسا (WISE) شناسایی شد، که حداقل دو AGN مخفی‌پوشیده را در یک جفت کهکشانی در تعامل نشان می‌داد. طیف‌سنجی نوری پیگیری، وجود یک AGN را در یکی از هسته‌ها تأیید کرد و امضای «ترکیبی» در هستهٔ دیگر را آشکار ساخت؛ اما ماهیت واقعی کهکشانی سوم را مبهم رها کرد، زیرا انتشار آن می‌تواند ناشی از شکل‌گیری ستاره یا شوک باشد.

تنها با تصویربرداری رادیویی فوق‌العاده تیز از VLA—در فرکانس‌های ۳، ۱۰ و ۱۵ گیگاهرتز—ستاره‌شناسان هسته‌های رادیویی فشرده‌ای که دقیقاً با هر سه کهکشانی نوری هم‌راستا هستند، کشف کردند؛ که نشان می‌دهد هر یک یک AGN پرنور رادیویی دارند و احتمالاً جت یا جریان‌های مقیاس کوچک را به‌کار می‌گیرند.

نشانه‌های رادیویی و تأیید

طیف‌های رادیویی سه هسته نشان‌دهندهٔ امضایی سازگار با تابش سنکروترونی غیر حرارتی از AGN است، شامل دو منبع با طیف‌های تند معمولی و منبع سومی با طیفی حتی تندتر که ممکن است نشانگر فعالیت جت نامشخص باشد. مشاهدات VLBA، اگرچه هستهٔ فشردهٔ میلی‌آرکثانیه‌ای را تشخیص ندادند، محدودیتی برای دمای روشنایی هستهٔ مرکزی تعیین کردند که بیش از مقدار مورد انتظار از شکل‌گیری ستارگان است و به‌طور بیشتر از منشا AGN برای انتشار رادیویی حمایت می‌کند.

با ترکیب این اندازه‌گیری‌ها، تأیید می‌شود که J1218/1219+1035 نه تنها یک AGN سه‌تایی است، بلکه یک سامانهٔ رادیویی منحصر به‌فرد است که در آن تمام سه سیاه‌چاله هم‌زمان در آسمان رادیویی «روشن» می‌شوند.

دلالت‌ها برای تکامل کهکشانی

دکتر اِما شوارتزمَن از آزمایشگاه تحقیقات نیروی‌دریایی ایالات متحده، که رهبری مطالعه‌ای است که در مجله نامه‌های اخترفیزیک منتشر شده، می‌گوید: «کهکشان‌های فعال سه‌گانه‌ای همچون این، به‌طرز شگفت‌انگیزی نادر هستند و یافتن یکی در میانهٔ ادغام، به ما صندلی جلوی صحنه می‌دهد تا ببینیم چگونه کهکشانی‌های عظیم و سیاه‌چاله‌هایشان به‌طور هماهنگ رشد می‌کنند.»

با مشاهدهٔ اینکه هر سه سیاه‌چاله در این سامانه پرنور رادیویی هستند و به‌طور فعال جت‌ها را پرتاب می‌کنند، ما AGN رادیویی سه‌تایی را از نظریه به واقعیت منتقل کرده‌ایم و پنجره‌ای نوین به چرخهٔ حیات سیاه‌چاله‌های ابرسنگین گشوده‌ایم.

مشاهدات آینده و اهمیت

برای توصیف J1218/1219+1035، تیم از آرایهٔ VLA در بالاترین وضوح تنظیم A استفاده کرد و تصویربرداری زیرآرکثانیه‌ای در چندین فرکانس برای جداسازی هستهٔ رادیویی هر کهکشان به‌دست آورد. مشاهدات تکمیلی VLBA در ۴٫۹ گیگاهرتز محدودیت‌های میلی‌آرکثانیه‌ای برای فشردگی و دمای روشنایی منبع مرکزی فراهم کرد.

تصویربرداری نزدیک‌مادونیتی و مشاهدات پرتو ایکس آینده برنامه‌ریزی شده‌اند تا ساختارهای جزرانی کهکشان‌ها را با جزئیات بیشتری نقشه‌برداری کنند و خروجی انرژی‌بالای هر AGN را بررسی کنند، تا تصویری کامل‌تر از این سامانهٔ نادر سه‌تایی به دست آورند.

با تنها دو سامانهٔ دیگر AGN سه‌تایی که به‌صورت محلی تأیید شده‌اند، گسترش نمونهٔ این اشیاء برای درک اینکه چند بار سیاه‌چاله‌های متعدد تعامل می‌کنند و در نهایت ادغام می‌شوند، حیاتی است.

کشف J1218/1219+1035 قدرت ترکیب انتخاب مادون‌قرمز میانی با تصویربرداری رادیویی حساس و با وضوح بالا را برای کشف سامانه‌های پیچیدهٔ AGN که ممکن است در طول‌موج‌های نوری و پرتو ایکس مبهم یا پنهان باشند، نشان می‌دهد. پژوهشگران پیشنهاد می‌کنند که نظرسنجی‌های آینده و پیگیری هدفمند با تسهیلاتی مانند VLA و VLBA برای کشف بیشتر AGN‌های سه‌تایی و ردیابی چگونگی شکل‌گیری سه‌گانه‌های سیاه‌چاله که رشد کهکشان‌ها را در طول زمان کیهانی شکل می‌دهند، ضروری خواهد بود.

اطلاعات بیشتر: اِما شوارتزمَن و همکاران، اولین هستهٔ فعال رادیویی سه‌تایی در یک ادغام کهکشانی جاری، مجله نامه‌های اخترفیزیک (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ae2002

اطلاعات مجله: مجله نامه‌های اخترفیزیک

ارائه شده توسط رصدخانه ملی رادیویی نجومی

استناد: سیاه‌چاله‌های رادیویی سه‌تایی در ادغام نادر یک کهکشانی می‌درخشند (2025, ۲۴ دسامبر) بازیابی شده در ۲۹ دسامبر 2025 از https://phys.org/news/2025-12-radio-black-hole-trio-rare.html این سند مشمول حق تکثیر است. به‌جز هر گونه استفاده منصفانه به‌منظور مطالعه یا تحقیق خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل بازنشر نیست.