برداشتی هنرمندانه از قرص برافزایشی سیاه‌چاله (NOIRLab/AURA/NSF/P. Marenfeld)

ابَرسیاه‌چاله فعال یکی از بزرگ‌ترین شگفتی‌های کیهانی است.

جسمی چگال و نامرئی، که ممکن است میلیاردها برابر جرم خورشید ما جرم داشته باشد،‌ با قرص چنبره‌ای عظیم و خروشانی از ماده احاطه شده و هنگام چرخش به درون مرکز سیاه‌چاله اخگرافشانی می‌کند. اما این سازه‌ها چه‌طور بزرگ می‌شوند؟

اولین بار آشکارسازی مشخص نور نزدیک به فروسرخ، زیروبم قرص برافزایشی پرجرم اطراف سیاه‌چاله‌ای با جرم صدها میلیون برابر جرم خورشید را در کهکشان موسوم به III Zw 002 حدود ۱.۱۷ میلیارد سال نوری دورتر از ما، نشان داد.

این آشکارسازی‌ها، که دنیمارا دیاس داس سانتوز اخترفیزیک‌دان موسسه ملی تحقیقات فضایی در برزیل آن را سرپرستی می‌کند،‌ نشان داده که قرص برافزایشی تا حدود ۵۲ روز نوری از سیاه‌چاله گسترده شده است. این اندازه‌گیری به درک بهتر چگونگی تغذیه سیاه‌چاله‌های عظیم کمک می‌کند.

بازسازی مواد اطراف سیاه‌چاله مشکل است. با وجود اندازه و درخشندگی پرپیچش مواد اطراف، فاصله میان ما و کهکشان آنها به این مفهوم است که هنوز برای تشخیص جزئیات بیشتر کوچک‌اند.

نور دریافت‌شده از کهکشان‌های اطراف آن، که نمی‌تواند تصویر مستقمی از مواد به‌دست دهد، به‌منظور دریافت نشانه‌های خاصی که نشان‌دهنده وجود قرص برافزایشی است، تجزیه‌وتحلیل می‌شود.

https://youtu.be/7fGhCcDQQtU

دیاس داس سانتوز و همکارانش دو قله دوتایی پیدا کردند، که هر دو قله از ناحیه خط باریک نبودند و مربوط به جایی بسیار دورتر از سیاه‌چاله است که به ناحیه خط گسترده قرص برافزایشی معروف است.

این اولین آشکارسازی قله‌های دوگانه در ناحیه خط گسترده و اولین آشکارسازی قله‌های دوگانه با استفاده از ابزارهای فروسرخِ نزدیک است.

آلبرتو رودریگز-آردیلا، اخترفیزیک‌دانی از آزمایشگاه ملی اخترشناسی در برزیل، می‌گوید: «برای اولین بار آشکارسازی چنین نمایی از قله‌های دوگانه قیدهای محکمی برای هندسه ناحیه‌ای تعیین می‌کند که بدون آنها حل مسئله غیرممکن بود. و ما اکنون شواهد بسیار روشنی از فرایند تغذیه و ساختار درونی یک کهکشان فعال داریم».

دو قله دوگانه، ‌هیدروژن، سمت چپ، و اکسیژن، سمت راست. (Dias dos Santos et al.,The Astrophysical Journal Letters, 2023)

اولین قله دوگانه از بخش داخلی ناحیه خط گسترده، هیدروژن بود. مدل‌سازی‌ها نشان می‌دهد که این قله مربوط به فاصله ۱۶.۷۷ روز نوری از سیاه‌چاله است.

قله دوم،‌آشکارسازی اکسیژن، از اطراف ناحیه (خط گسترده)، در فاصله حدود ۱۶.۸۶ روز نوری از سیاه‌چاله قرار دارد. این مدل‌سازی همچنین نشان می‌دهد که ناحیه خط گسترده تا شعاع ۵۲.۴۳ روز نوری از سیاه‌چاله گسترده شده است. این فاصله، ۹۰۷۸ برابر واحد نجومی است. در نظر داشته باشید که پلوتو در فاصله ۴۰ واحد نجومی از خورشید قرار دارد.

بسیار بزرگ به نظر می‌رسد، و برای ما بزرگ هم هست، اما با تلاش‌ها برای تعیین اندازه قرص‌های برافزایشی با استفاده از بازتاب نوری که از لبه داخلی چنبره برمی‌گردد، سازگار است، اندازه‌ای که محققان در مقالات خود از آن با عنوان «متراکم (compact)» یاد می‌کنند.

این گروه به کار خود مبنی بر نظارت و کنترل کهکشان ادامه می‌دهد تا ببیند که آیا رفتار مداوم آن با پیش‌بینی‌های آنها مطابقت دارد یا خیر.

رودریگز-آردیلا می‌گوید: «این کشف نشانه‌های ارزشمندی درباره ساختار و رفتار ناحیه خط گسترده در این کهکشان خاص می‌دهد و پدیده‌های جذابی که در اطراف ابرسیاه‌چاله‌های پرجرم در کهکشان‌های فعال رخ می‌دهد را روشن می‌کند».

این پژوهش در The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است.

منبع خبر