شگفتی‌های سیاه‌چاله‌ها

به نوشته سایت پارس اسکای، این دانشمندان سرعت چرخش سیاه‌چاله‌ها را اندازه‌گیری کردند و همین‌طور زاویه ریزش مواد به داخل آن را اندازه گرفتند.

این مشاهدات بر پایه عکس‌العمل نور هنگام نزدیکی به یک سیاه چاله و رسیدن به مرزی که به آن «مرز آهنیK» گفته می‌شود  انجام شده.

وجود این نوار مرزی قبلاً مورد تردید بود چون شواهد کافی برایش وجود نداشت. اما حالا با قاطعیت ثابت شده که این نوار مرزی وجود دارد و به‌عنوان یک معیار قابل قبول از جاذبه خردکننده سیاه‌چاله‌ها مورد قبول قرار گرفته‌است.

ماهواره سوزاکو آشکارساز اشعه‌ایکس و طیف‌نگار اشعه‌ایکس دارد. این دو دستگاه با هم می‌توانند طیف گسترده‌ای از انرژی‌های اشعه ایکس  به‌خصوص در سطوح انرژی بالا را شناسایی کنند.

برای شروع این مشاهدات، سیاه‌چاله‌هایی با جرم‌های فوق‌العاده زیاد در اولویت گرفته‌اند.

این گونه سیاه‌چاله‌ها در مرکز اغلب کهکشان‌ها وجود دارند و جرمشان میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید است و اندازه‌شان به وسعت کل منظومه شمسی ماست.

سیگنال‌های طیفی سیاه‌چاله‌هایی که «سوزاکو» آنها را ردیابی کرده ‌است پیش از این هم توسط ماهواره اروپایی «نیوتون» دیده شده بود، اما سوزاکو حساسیت بسیار بالاتری نسبت به انواع پیشین خود دارد.

مجموعه‌ای از مشاهدات صورت گرفته با سوزاکو نشان می‌دهد که مرز آهنی‌K در تمامی کهکشان‌ها وجود دارد و سیگنال‌های دریافتی از آن ناشی از وجود جاذبه شدید در جوار این مرز است.

به همین علت هدف بلندمدت اکتشافات فضایی ناسا بر مبنای کشف و شناسایی مرز آهنی‌K برای یافتن تصویری مشخص از یک سیاه‌چاله قرار گرفته است.

***

به تازگی ناسا با همکاری جمعی از دانشمندان ایتالیایی با استفاده از داده‌های ارسالی فضاپیمای «سویفت» برای اولین بار توانستند نوع موادی که از سیاه‌چاله‌ها به خارج از آن پرتاب می‌شوند را مشخص کنند.

مواد موجود در این فوران‌های سیاه‌چاله‌ای عموما در کوازارها و سایر اجرام سماوی نیز دیده می‌شوند این مواد اغلب با سرعت نزدیک به نور به خارج پرتاب می‌شوند. این تیم تحقیقاتی موفق به گشودن معمایی شده که پیشینه آن به دهه هفتاد میلادی برمی‌گردد.

فوران‌های مواد سیاه‌چاله‌ای عموما مرزهای کهکشان‌ها را برای صدها هزار سال نوری درمی‌نوردد.

آنها از منابع اولیه توزیع مواد و انرژی در جهان و همچنین کلید فهم و درک چگونگی  شکل‌گیری کهکشان‌ها و بسیاری معماهای گشوده نشده، همچون منشأ انرژی در جهان‌اند.

فوران‌های سیاه‌چاله‌ای یکی از بزرگ‌ترین پارادوکس‌های موجود در اخترشناسی هستند چراکه از یک سو هیچ چیزی در جهان ‌نمی‌تواند ازجاذبه فوق‌العاده شدید سیاه‌چاله‌ها بگریزد و از سوی دیگر مواد سیاه‌چاله‌ای با سرعت نور به فضای لایتناهی پرتاب می‌شوند.

ما هنوز نمی‌دانیم این فوران‌ها چگونه شکل می‌گیرند و تنها چیزی که تا حال به قطعیت دریافته‌ایم این است که از چه موادی تشکیل شده‌اند.

مبحث سیاه‌چاله‌ها برای چندین دهه است که به بحث داغ روز محافل علمی تبدیل شده‌است.

دانشمندان اکنون همگی بر این ایده اتفاق نظر دارند که مواد فورانی یا باید از الکترون و پوزیترون تشکیل شده باشند و یا از الکترون و پروتون.

البته اطلاعات حاصله از فضاپیمای سویفت شواهدی دال بر وجود پروتون در این مواد را دارد.

اغلب کوازارها نیر فوران‌هایی دارند. این تیم تحقیقاتی نوعی کوازار را با نام بلازار مورد بررسی قرار دادند. بلازارها کوازارهایی هستند که جهت فواران‌های‌شان همیشه رو به سمت ما است انگار که در مقابل یک لوله تفنگ قرارگرفته باشیم.

این تیم دو بلازار را مورد مطالعه قرار دادند 0212+735 و PKS 0537-286 که در فاصله ده میلیارد سال نوری از ما قرار دارند.

تا پیش از این، تلسکوپ‌ها قدرت دیدن جزییات فوران‌های سیاه‌چاله‌ای را که در طول موج‌های بین طول موج امواج اشعه ایکس و طول موج امواج اشعه گاما و با انرژی معادل ده کیلو الکترون ولت (keV) و حتی بیشتر به فضا پرتاب می‌شوند را نداشتند.

این تیم در مسیر تحقیقات خود به فوتون‌هایی برخورد کرده‌است که پس از رسیدن به حداکثر10 keV دچار افت انرژی می‌شوند. این همان فوتون‌های اشعه ایکس است که تا 10 keV  به اوج انرژی خود می‌رسند و سپس افت می‌کنند.

این کشف وجود زوج‌های الکترون پوزیترون را رد می‌کند. این تجزیه و تحلیل در چندین مرحله انجام شد. اطلاعات «سویفت» بر این اساس بود که سرعت پاشندگی مواد سیاه چاله‌ای 9/99درصد سرعت نور است.

باتوجه به این مسئله دانشمندان توانستند در وهله اول کل انرژیِ جنبشی این مواد را محاسبه کنند و در قدم بعدی با مقایسه بین میزان این انرژی جنبشی با میزان انرژی فوتون‌های نور، توانستند جرم مواد پاشنده و در نهایت ترکبیات آن را به‌دست آورند.

میزان جرم محاسبه شده تقریباً به اندازه جرم سیاره مشتری است به این صورت که مرکز سیاه چاله همانند یک مسلسل جرمی معادل مشتری را با سرعتی نزدیک به سرعت نور به خارج از کهکشان پرتاب می‌کند و انرژی فوق‌العاده زیادی را در جهان تولید می‌کند.

این یافته یک سر آغاز مهم برای دانستن این نکته است که مواد چگونه شکل گرفته‌اند و هدفی برای فعالیت‌های آتی ناسا با استفاده از تلسکوپ فضاییGLA و ماهواره ژاپنی سوزاکو خواهد بود.