دانشمندان برای اولین بار چشمک زدن یک سیاه چاله را ثبت کردند

اهمیت موضوع:
بی اهمیتکم اهمیتمتوسطمهمخیلی مهم
Loading...

۱۰ مرداد ۹۹ ساعت ۲۱:۱۰

چشمک سیاه چاله پدیده عجیب و شگفت‌انگیزی بوده که به تازگی، برای اولین بار در تاریخ ستاره شناسی یک نمونه از آن رصد شده است. در ادامه با گجت نیوز همراه باشید.

چشمک سیاه چاله نام پدیده‌ای بوده که اخیرا با خاموش شدن نور سیاه چاله‌ای در دوردست‌ها و روشن شدن مجدد آن رخ داده است. مشاهده چنین اتفاقی تاکنون سابقه نداشته و دانشمندان در کنار عموم علاقه‌مندان از کشف پدیده‌ای به این جالب‌توجهی شگفت‌زده شده‌اند.

به صورت کلی، سیاه چاله‌ها اجرام عظیم و فوق‌العاده قدرتمندی هستند که به واسطه گرانشی بسیار قوی، هر چیزی از جمله فوتون‌های نور را به درون خود می‌کشند. به همین دلیل نمی‌توان گفت که سیاه چاله‌ها نورانی هستند و چنین اتفاقی باعث می‌شود که نتوان اجرام مورد نظر را به صورت مستقیم رصد کرد.

با این حال وقتی مواد اطراف یک سیاه چاله از طریق گرانش موجود به داخل جذب می‌شوند، اصطکاک به وجود آمده از سایش مواد به یکدیگر باعث می‌شود تا هر مورد از چنین سیاه چاله‌هایی بتواند به اندازه یک میلیارد خورشید تابش اشعه ایکس داشته باشد و از این طریق و به شکل غیر مستقیم، می‌توان از حضور سیاه چاله‌ها در فضا باخبر شد.

چشمک سیاه چاله

در همین رابطه، دانشمندان برای اولین بار مشاهده کرده‌اند که نور ناشی از بلعیدن مواد توسط یک سیاه چاله برای مدت کوتاهی خاموش شده و مجددا، به تدریج به حالت قبلی بازگشته است. پدیده‌ای که در دنیای ستاره شناسی نام چشمک سیاه چاله را برای آن انتخاب کرده‌اند.

این سیاه چاله از نوع سیاه چاله‌های کلان جرم بوده که تقریبا به اندازه ۱۹ میلیون برابر خورشید جرم دارد. سیاه چاله‌های کلان جرم معمولا در مرکز کهکشان‌های عظیم همانند کهکشان راه شیری قرار دارند و سیاه چاله مدنظر ما هم در وسط کهکشانی با نام “۱ES 1927+654” در فاصله ۲۷۵ سال نوری از ما قرار گرفته است.

فیزیکدان ارین کارا (Erin Kara) از دانشگاه ام آی تی در این رابطه می‌گوید که تنها ظرف مدت ۴۰ روز، دیده شد که تاج نورانی این سیاه چاله کاملا خاموش شد و مجددا، با نوری بیشتر از قبل، به حالت تابش قبلی تشعشعات بازگشت. کارا می‌گوید که معمولا، چنین اتفاقی در تغییر نور ساطع شده چیزی بین هزاران تا چندین میلیون سال طول می‌کشد و دیده شدن وقوع این پدیده ظرف مدتی در حدود یک ماه، حقیقتا باید به عنوان یک چشمک سیاه چاله در نظر گرفته شود.

به علاوه، تغییر تابش نور سیاه چاله کلان جرم مورد نظر در طول یک سال، به اندازه ۱۰ هزار برابر آنچه انتظار می‌رود بوده و حتی دیده شده که ظرف مدت ۸ ساعت، این نور تا ۱۰۰ برابر حد انتظار تغییر داشته است. کارا می‌گوید پدیده‌ای به این عجیبی واقعا حیرت‌انگیز و بی‌سابقه است.

محیط اطراف سیاه چاله‌ها

در محیط اطراف یک سیاه چاله پدیده‌های شگفت‌انگیزی رخ می‌دهند؛ یکی از این پدیده‌ها با نام افق رویداد شناخته می‌شود که در آن از محدوده‌ای به بعد، گرانش سیاه چاله به حدی قوی می‌شود که حتی فوتون‌های نور هم نمی‌توانند برای در امان ماندن از بلعیده شدن توسط سیاه چاله، به اندازه کافی سریع باشند. به علاوه، مجموعه اجرام دیسک مانندی هم به دور سیاه چاله‌ها وجود دارند که همانند آبی که به درون یک حفره به شکل گردابی وارد می‌شود، با حرکت چرخشی خود، محیط نورانی را به دور سیاه چاله ایجاد می‌کنند.

دانشمندان برای اولین بار چشمک زدن یک سیاه چاله را ثبت کردند

دانشمندان برای اولین بار چشمک زدن یک سیاه چاله را ثبت کردند

گفته شده که دقیقا بعد از محدوده افق رویداد و در داخلی‌ترین قسمت محیط دیسک مانند مورد نظر، قسمت تاج سیاه چاله وجود دارد. در قسمت تاج، الکترون‌های فوق‌العاده داغی وجود دارند که بر اساس حدسیات موجود، توسط میدان گرانش قوی سیاه چاله شتاب گرفته‌اند و به حدی شدیدی از انرژی رسیده‌اند که امواج فوق‌العاده نورانی پرتو ایکس را از خود ساطع می‌کنند.

پیش از رصد چشمک سیاه چاله کهکشان ۱ES 1927+654، دانشمندان برای اولین بار در سال ۲۰۱۸ بود که از طریق پروژه ASASSN متوجه کهکشان مورد نظر شدند؛ این پروژه به صورت اتوماتیک آسمان شب را به دنبال درخشش‌های غیر عادی و غیر منتظره آنالیز می‌کند و دیده شد که در آن سال، کهکشان مورد نظر با نوری ۴۰ برابر روشن‌تر از حالت عادی، در آسمان می‌درخشد.

رفتار غیر عادی سیاه چاله اخیر

اتفاق مورد نظر باعث شد تا ستاره شناسان زیادی به این موضوع واکنش نشان دهند و تلسکوپ‌های زیادی هم برای بررسی پدیده مورد نظر، به سمت کهکشان مورد نظر قرار گرفتند. در ابتدای این بررسی‌ها پدیده غیر عادی دیگری دیده نشد، اما تنها ۱۶۰ روز پس از درخشش اولیه سال ۲۰۱۸، دیده شد که در یک دوره ۴۰ روزه تابش پرتو ایکس کهکشان مورد نظر کمتر و کمتر شد تا به حالتی رسید که دیگر تابشی از این کهکشان رصد نمی‌شد.

کارا در این رابطه می‌گوید که پس از دیده شدن رفتار غیر عادی درخششی ۴۰ برابر حالت عادی، شاهد چشمک سیاه چاله بودیم و دیدیم که تابش پرتو ایکس سیاه چاله به حدی کم شد که امکان ردیابی آن در آسمان وجود نداشت. با این حال دیده شد که تابش مورد نظر پس از خاموشی رصد شده، در حال افزایش بوده و بررسی‌ها نشان داد که تنها ۳۰۰ روز بعد از درخششی که توجه‌ها را به کهکشان ۱ES 1927+654 جلب کرد، تابش اشعه ایکس کهکشان تا ۲۰ برابر از وضعیت قبل از چشمک سیاه چاله بیشتر شد.

دانشمندان برای اولین بار چشمک زدن یک سیاه چاله را ثبت کردند

دانشمندان برای اولین بار چشمک زدن یک سیاه چاله را ثبت کردند

سرپرست تحقیق منتشر شده در مورد پدیده عجیب مورد نظر، اختر فیزیکدان کلادیو ریکی (Claudio Ricci) از دانشگاهی در شیلی، می‌گوید که مشاهده چنین رفتاری در سیاه چاله‌ها به هیچ وجه عادی نیست. ریکی می‌گوید که در ابتدا مشاهده چشمک سیاه چاله دانشمندان تیم او آن‌قدر شوکه شده بودند که تصور می‌شد شاید داده‌های جمع‌آوری شده از سیاه چاله ایرادی داشته باشند. با این حال وقتی دیده شد که تلسکوپ‌ها مشکلی در رصد این پدیده نداشته‌اند، تیم محققان علاوه بر هیجان مربوط به این کشف شگفت‌انگیز با این سوال روبه رو شدند که پدیده مورد نظر چه منشائی می‌تواند داشته باشد؟

توجیه مشاهدات

ریکی می‌گوید که نه تیم او و نه هیچ دانشمند دیگری که در این حوزه فعالیت دارد، تاکنون چنین رفتاری را از سیاه چاله‌ها ندیده‌اند.

به صورت کلی می‌توان گفت که هنوز دانشمندان اطلاع دقیقی در مورد دلیل شکل‌گیری تاج سیاه چاله‌ها ندارند، اما اگر نظریه‌های مطرح شده در مورد تاثیر میدان مغناطیسی سیاه چاله روی تاج این اجرام آسمانی درست باشد، شاید بتوان رفتار کهکشان ۱ES 1927+654 و چشمک سیاه چاله مورد نظر را با ارائه این توضیح که میدان مورد نظر دچار اختلال شده، توجیه کرد.

دانشمندان می‌دانند که به هنگام نزدیک شدن یک ستاره به محدوده غیر قابل بازگشت اطراف سیاه چاله و رسیدن به افق رویداد این اجرام شگفت‌انگیز، در ابتدا مواد سطحی ستاره به درون سیاه چاله جذب شده و در جریان جالب‌توجهی از نور، مواد نورانی مورد نظر برای تکمیل کردن فرآیندی که با نام گسیختگی جزر و مدی شناخته می‌شود، به تدریج به درون سیاه چاله بلعیده می‌شوند. این فرآیند تا زمانی که کل ستاره نابود شده و تمامی مواد آن به داخل سیاه چاله فرو روند، ادامه خواهد داشت.

نابودی یک ستاره و چشمک سیاه چاله

با این تفاسیر اگر یک ستاره سرگردان بیش از حد به سیاه چاله کهکشان ۱ES 1927+654 نزدیک شده باشد، اتفاقات رخ داده پس از این نزدیکی می‌توانند توجیه مناسبی برای تغییرات در تابش پرتو ایکسی باشند که از سوی این سیاه چاله مشاهده شده است؛ در چنین وضعیتی از هم گسیختگی جزر و مدی ستاره باعث ایجاد افزایش روشنایی اولیه سیاه چاله شده و سپس، گرد و غبار و مواد تشکیل دهنده ستاره میدان مغناطیسی موجود را موقتا مختل کرده‌اند و پدیده چشمک سیاه چاله به وجود آمده است.

دانشمندان برای اولین بار چشمک زدن یک سیاه چاله را ثبت کردند

دانشمندان برای اولین بار چشمک زدن یک سیاه چاله را ثبت کردند

پس از گذشت مدتی گرد و غبار مورد نظر از بین رفته‌ و بازگشت روشنایی سیاه چاله به حالت اولیه از طریق صاف شدن فضای اطراف رخ داده است.

اگر چنین اتفاقی واقعا رخ داده باشد، رسیدن به درک درستی از این پدیده می‌تواند به ما کمک کند تا شعاع مخصوصی در اطراف یک سیاه چاله را مشخص کنیم؛ در این شعاع مخصوص میدان مغناطیسی موجود تاج سیاه چاله را کنترل می‌کند. کارا در این رابطه می‌گوید که اگر درون شعاع مرتبط با گسیختگی جزر و مدی تمام اتفاقات مهم مرتبط با تاج سیاه چاله جریان داشته باشند، می‌توان گفت که مهم‌ترین تاثیر مغناطیسی سیاه چاله هم باید در این شعاع وجود داشته باشد.

کارا و همکارانش با فرض به اینکه نابودی یک ستاره باعث بروز چشمک سیاه چاله شده، محاسبه کرده‌اند که این ستاره باید در فاصله ۴ دقیقه نوری از مرکز سیاه چاله، شروع به از هم گسیختگی کرده باشد. چنین فاصله‌ای تقریبا نصف مسافت بین زمین و خورشید است.

توضیحات دیگر

البته از هم گسیختن ستاره فرضی ما تنها توجیه موجود برای آنچه مشاهده شده نیست؛ می‌دانیم که تاج سیاه چاله‌ها اختلاف‌های بسیار زیادی از لحاظ نور ساطع شده دارند و ممکن است که پدیده چشمک سیاه چاله ۱ES 1927+654 تنها رفتار عادی کم و زیاد شدن تابش‌های سیاه چاله باشد.

البته همان‌طور که اشاره کردیم، چنین تغییراتی معمولا در مقیاس‌های زمانی بسیار بزرگ رخ می‌دهند، اما همچنان ممکن است که کاهش نور با چنین سرعتی یک پدیده عادی در کیهان باشد و از آنجایی که ما تاکنون موارد مشابهی از آن را ندیده‌ایم، کشف اولین مورد پدیده مورد نظر برای ما غیرعادی باشد.

کارا در پایان می‌گوید که داده‌های جمع‌آوری شده ابهامات و شگفتی‌های بسیار زیادی را به همراه دارند، اما این اتفاق در نوع خود بسیار هیجان‌انگیز بوده چرا که ما از این طریق در حال یادگیری موضوعات جدیدی در مورد جهان اطراف هستیم. تیم کارا اعلام کرده که احتمال حقیقت داشتن نظریه مربوط به بلعیده شدن یک ستاره توسط سیاه چاله ۱ES 1927+654 بسیار زیاد است؛ با این وجود حتی اگر دلیل کاهش نور سیاه چاله واقعا چنین اتفاقی بوده باشد، دانشمندان باید تا مدت زیادی پدیده مورد نظر را مورد بررسی قرار دهند و تا حد امکان ابهامات موجود در این رابطه را برطرف کنند.

مقاله تیم کارا در ژورنال “The Astrophysical Journal Letters” منتشر شده است.

نظرات