پژوهشی جدید به سرپرستی محقق ایرانی نشان می‌دهد سیاهچاله کلان‌جرم مرکزی کهکشان راه شیری رفتار منحصربه‌فردی دارد و پیوسته شراره‌های پرانرژی ساطع می‌کند. این کشف که با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) انجام شده و می‌تواند به درک بهتر برهم‌کنش سیاه‌چاله‌ها با محیط اطرافشان و تأثیر آنها بر تکامل کهکشان‌ها کمک کند.
به گزارش Space، محققان در پژوهشی که اخیراً در مجله Astrophysical Journal Letters منتشر شده، دریافته‌اند سیاهچاله کلان‌جرم مرکزی کهکشان راه شیری، *Sgr A، پیوسته شراره‌های پرانرژی منتشر می‌کند. این فعالیت در بازه‌های زمانی مختلف رخ می‌دهد و شامل شراره‌های کوتاه‌مدت و بلندمدت می‌شود. برخی از این شراره‌ها بسیار ضعیف‌اند و فقط چند ثانیه دوام می‌آورند و برخی می‌توانند ماه‌ها ادامه داشته باشند. «فرهاد یوسف‌زاده»، پژوهشگر دانشگاه نورث وسترن و سرپرست این مطالعه، توضیح داد:
«شراره‌ها اساساً در همه سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم رخ می‌دهند اما سیاهچاله کهکشان ما رفتار منحصربه‌فردی دارد. این سیاهچاله دائم فعال است و به نظر می‌رسد هیچ‌وقت به حالت پایدار نمی‌رسد. سال‌های ۲۰۲۳ و ۲۰۲۴ چندین بار آن را رصد کردیم و در هر مشاهده تغییرات جدیدی ثبت شد.»
یوسف‌زاده افزود: «در هر مشاهده، رفتار متفاوتی از سیاهچاله مشاهده کردیم که پدیده‌ای جالب است.»
کشف فعالیت شدید سیاهچاله مرکزی راه شیری با کمک جیمز وب
محققان با استفاده از دوربین فروسرخ نزدیک (NIRCam) تلسکوپ جیمز وب، سیاهچاله را در چند دوره ۸ تا ۱۰ ساعته، درمجموع ۲ روز طی یک سال، رصد کردند. بررسی‌ها نشان داد چگونه *Sgr A و محیط اطراف آن طی زمان تغییر می‌کنند.
یوسف‌زاده و همکارانش پیش‌بینی کرده بودند فقط شراره‌هایی با شدت کم را شناسایی کنند اما نتایج نشان داد این سیاهچاله، با جرمی حدود ۴.۳ میلیون برابر خورشید، فعالیتی شدیدتر از پیش‌بینی‌ها دارد. این سیاهچاله پیوسته شراره‌هایی با شدت و مدت‌های متفاوت منتشر می‌کند.
اطراف سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم مرکزی، مانند سیاهچاله مرکزی راه شیری، با ابرهایی مسطح از گاز داغ و غبار احاطه شده است که به آن «دیسک برافزایشی» می‌گویند. محققان مشاهده کردند ساختار دیسک برافزایشی *Sgr A تا ۶ بار در روز تغییرات شدیدی می‌کند و در این فرایند، شراره‌های کوچک‌تری نیز همراه فوران‌های انرژی از آن منتشر می‌شوند. یوسف‌زاده توضیح داد:
«در داده‌هایمان شاهد تغییر پیوسته میزان درخشندگی بودیم… و سپس بوم! ناگهان انفجار بزرگی ظاهر شد و بعد دوباره آرام گرفت.
هیچ الگوی مشخصی در این فعالیت پیدا نکردیم. به نظر می‌رسد این پدیده کاملاً تصادفی است. هر بار سیاهچاله را مشاهده کردیم، رفتار آن متفاوت و هیجان‌انگیز بود.»
شراره‌ها چگونه ایجاد می‌شوند؟
یوسف‌زاده و همکارانش هنوز دقیقاً نمی‌دانند که چه فرایندی باعث ایجاد شراره‌ها در اطراف *Sgr A می‌شود. آنها احتمال می‌دهند که شراره‌هایی با مدت‌های متفاوت، مکانیسم‌های مختلفی داشته باشند.
به گفته یوسف‌زاده، اگر دیسک برافزایشی را به رودخانه تشبیه کنیم، شراره‌های کوتاه و ضعیف شبیه موج‌های کوچک و پراکنده‌ای هستند که بر اثر اختلالات جزئی روی سطح رودخانه ایجاد می‌شوند اما شراره‌های درخشان‌تر و طولانی‌تر مانند امواج جزرومدی هستند که از بر اثر رویدادهای بزرگ‌تر و پرانرژی‌تری در دیسک برافزایشی به وجود می‌آیند. این رویدادها آنقدر قدرتمندند که می‌توانند پلاسمای دیسک برافزایشی را فشرده کرده و انفجار موقتی از پرتوها تولید کنند.
یوسف‌زاده توضیح داد: «این فرایند مشابه میدان مغناطیسی خورشید است که پس از تجمع و فشرده شدن، شراره خورشیدی آزاد می‌کند. البته این پدیده اطراف سیاهچاله بسیار شدیدتر و پرانرژی‌تر است. سطح خورشید نیز همواره درحال فعالیت و تغییر است.»
این رویدادهای پرآشوب و شراره‌های قدرتمند ممکن است با پدیده بازاتصال مغناطیسی مرتبط باشند. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که ۲ میدان مغناطیسی با هم برخورد کرده و ذرات باردار را با سرعت‌هایی نزدیک به سرعت نور شتاب می‌دهند و شراره‌هایی بسیار درخشان ایجاد می‌کنند.
بررسی تغییرات درخشندگی شراره‌ها
دوربین NIRCam جیمز وب می‌تواند ۲ طول موج مختلف از نور فروسرخ را مشاهده کند. محققان به کمک این ویژگی می‌توانند تغییرات درخشندگی شراره‌ها را در هر ۲ طول موج بررسی کنند و تصویری دقیق‌تر از رفتار *Sgr A به دست آورند.
محققان کشف کردند درخشندگی رویدادهای تابشی در طول موج‌های کوتاه‌تر زودتر از طول موج بلندتر تغییر می‌کند. یوسف‌زاده دراین‌باره گفت:
«این اولین باری است که شاهد تأخیر زمانی در اندازه‌گیری‌های این طول موج‌ها هستیم. ما این طول موج‌ها را هم‌زمان با دوربین NIRCam ثبت کردیم و متوجه شدیم طول موج بلندتر، با تأخیری بسیار کم –در حد چند ثانیه تا ۴۰ ثانیه– نسبت به طول‌موج کوتاه‌تر ظاهر می‌شود.»
به گفته محققان، این تأخیر زمانی می‌تواند سرنخی برای درک پدیده‌های پیرامون *Sgr A باشد. یکی از توضیحات احتمالی این است که ذرات شتاب‌گرفته، در طول شراره انرژی خود را از دست می‌دهند و این کاهش انرژی در طول موج‌های کوتاه سریع‌تر از طول موج‌های بلند رخ می‌دهد.
مطالعات آینده
یوسف‌زاده و همکارانش می‌خواهند به کمک جیمز وب، سیاهچاله مرکز راه شیری را مدت طولانی‌تری، ۲۴ ساعت، رصد کنند:
«وقتی با شراره‌های بسیار ضعیف سروکار داریم، باید با نویز داده‌ها رقابت کنیم اما اگر بتوانیم ۲۴ ساعت رصد کنیم، می‌توانیم میزان نویز را کاهش داده و جزئیاتی را که پیشتر نمی‌توانستیم مشاهده کینم، بشناسیم.»
یوسف‌زاده افزود: «این کشف بسیار شگفت‌انگیز خواهد بود. همچنین می‌توانیم بررسی کنیم این شراره‌ها دوره‌ای (تکرارشونده) هستند یا کاملاً تصادفی رخ می‌دهند.»
منبع: https://digiato.com/astronomy/james-webb-space-telescope-finds-milky-way-black-hole-blowing-bubbles