توضيحي در مورد فواره ها (جت ها)

در اين كار جديد، روبرتو سوريا (Roberto Soria)از دانشگاه كورتن (Curtin University)در استراليا همراه با ديگر همكارانش در استراليا، آمريكا و هلند طغيان سياهچاله MQ1 را براي يك سال زير نظر داشتند. سوريا بيان مي كند « ما يك حباب از گاز گرم با خطوط مشخصه مادون قرمز و اپتيكي هيدروژن، سولفور، اكسيژن و آهن را مشاهده كرديم و اين پيشنهاد مي كند كه چيزي گاز را گرم و يا دچار تلاطم مي كند.» اين حباب دو آويز دارد كه بيرون از آن متصل هستند و آن ها را مي توان به عنوان يك جفت فواره در نظر گرفت. سوريا اظهار مي كند «ما تابش راديويي بسيار قوي از آن حباب آشكارسازي كرديم كه معمولاً نشاني از برخورد شديد يك فواره قدرتمند با گاز چگال و توليد الكترون هاي پر انرژي است.»

با دقت روي اشعه ايكس ساطع شده از اين جسم، چشمه نقطه اي در مركز حباب ديده شده است. به گفته ي سوريا، اين نوع تابش دقيقاً چيزي است كه از نزديكي يك سياهچاله كه در حال بلعيدن جرم بسيار زيادي است انتظار مي رود. آن­ها سپس اطلاعات طيفي را براي تخمين قدرت فواره استفاده كردند. همچنين با استفاده از دما و درخشندگي تابش اشعه ايكس از قرص برافزايشي، عرض سياهچاله حدود 100 كيلومتر تخمين زده شد. از اينجا پژوهش­گران مي توانند بگويند كه جرم اين جسم قطعاً كمتر از 100 جرم خورشيدي است. سوريا توضيح مي دهد «در حقيقت، من فكر مي كنم احتمالاً جرم، خيلي كمتر حدود 10-50 جرم خورشيدي است اما نمي­توانيم مطمئن باشيم چون اين امر به چرخش سياهچاله و زاويه مشاهده بستگي دارد و ما هيچ اطلاعي نداريم.»

فراتر از حد ادينگتون

آنچه در مورد اين پديده شگفت آور است اين است كه اين سياهچاله انرژي بيشتر از آنچه از جرمش انتظار مي رود، گسيل مي كند. همينطور كه جرم حول سياهچاله رشد مي كند گرمتر و يونيزه مي شود و سياهچاله انرژي به شكل تابش (اشعه ايكس) و جرياني از ذرات كه به عنوان توان مكانيكي از آن ياد مي شود، آزاد مي كند. اين تابش كه به سمت بيرون جريان دارد نمي تواند از «حد ادينگتون» (Eddington limit) كه به جرم سياهچاله مربوط مي شود، بگذرد. درخشندگي ادينگتون، بيشينه درخشندگي است كه يك جسم ستاره گون وقتي كه تعادل ميان نيروي تابشي به سمت خارج و نيروي گرانشي رو به داخل وجود داشته باشد، مي تواند بدست آورد. در حالي كه تابش به سختي توسط اين حد كنترل مي­شود، واضح نيست كه آيا توان مكانيكي به شكل فواره هاي ذرات و بادها نيز توسط حد مشابه محدود شود.

سوريا توضيح مي دهد كه «فواره توسط درخشندگي ادينگتون محدود نشده است به اين دليل كه بسيار باريك و موازي شده است و همچون شليك گلوله در يك ابر، حفره مستقيم درون گاز ايجاد مي­كند.» اما پژوهش­گران حد ادينگتون را به عنوان واحد اندازه گيري «توان مطلق» يك سياهچاله استفاده ميكنند. سوريا توضيح مي­دهد كه درخشندگي مي تواند از سه يا چهار برابر اين حد بگذرد كه آن را مي­توان به عنوان نقطه اي تصور كرد كه در آن افزايش بيشتر جرم اثر ناچيزي روي توان دارد. دليل اين است كه افزايش نمايي در جرم سقوط كننده براي ايجاد افزايش خطي در توان مورد نياز است.

در گذشته تصور مي­شد كه توان مكانيكي ايجاد شده توسط يك سياهچاله­ي با جرم ستاره گون هميشه كمتر از تابش است. اما اين كار اخير نشان مي دهد كه توان مكانيكي نيز مي تواند به همان ميزان يا بيشتر باشد. سوريا به physicsworld.com توضيح مي دهد كه در چند سال اخير پژوهش گران يك مجموعه از سياهچاله هاي با جرم ستاره گون با فواره هاي قدرتمند در كهكشان هاي همسايه كشف كرده اند كه MQ1 يكي از قويترين آن­هاست. همچنين MQ1 اولين جسمي است كه جرم آن مقيد است و به تيم اجازه مي دهد كه تاييد كنند سياهچاله هاي با جرم ستاره گون مي توانند به توان مكانيكي چند ميليون برابر خروجي خورشيد برسند. رده ي ديگري از سياهچاله هاي قدرتمند در كهكشان هاي همسايه که به درخشندگی چند میلیون برابر خورشید می رسند البته در تابش به جای انرژی مکانیکی، آشکارسازی شده اند. این «منابع فوق درخشان اشعه ایکس» (ULXs) نیز تصور می شود كه توسط سیاهچاله های با جرم ستاره­گون قدرت می گیرند.

یونش اولیه

به گفته ی سوریا کار اخیر روی ریزاختروش ها و تحقیق روی ULX، قدمی است برای این­که ستاره شناسان دید منسجمی از سیاهچاله­های با جرم ستاره گون بدست آورند. او می افزاید این دانش می تواند منجر به فهم بهتری از اختروش ها در جهان اولیه که با بیشینه آهنگ در حال رشد بوده اند، شود.

میچ بیجلمن (Mitch Begelman) یک ستاره­شناس نظری از دانشگاه کلورادو بولدر (University of Colorado Boulder) در آمریکا که در این کار شرکت نداشته است، می گوید اگرچه این نتیجه شگفت آور نیست «گواهی جدید و مسحور كننده را در مسیری که بسیاری از ما را گیج کرده است، ايجاد مي كند. تصور نمی کنم این پدیده به دید جدیدی از فیزیک سیاهچاله نیازمند باشد اما ممکن است به پاسخ سوالات در مورد ماهیت ULXs و فوران های ریز اختروش ها کمک کند.»

این کار جدید می تواند به محققان کمک کند كه متوجه شوند چگونه سیاهچاله های با جرم ستاره­گون می توانند نقش مهمی در یونش و گرم کردن گاز در جهان اولیه داشته باشند. سوریا بيان مي­كند «امروزه چنین منابع قدرتمندی کمیاب هستند اما ما فکر می کنیم آنها بیشتر متداول بوده اند. شکل گیری ستاره در آن زمان بسیار بيشتر بوده است، بنابراین بسیاری از این ریز اختروش ها شکل گرفتند. اگر تعدادی از این اجسام در یک کهکشان کوچک باشند، می­توانند به آسانی تمام گاز درون کهکشان را گرم کنند و از بين ببرند.»

اين تحقيق در مجله ساينس (Science) منتشر شده است.

منبع:

Black hole winds stronger than expected

در مورد نويسنده:

تاشنا كميسارياي (Tushna Commissariat) يكي از گزارشگران physicsworld.com است.