تلسکوپ جیمز وب یک «شوک» کشف کرد!

این تیم کشف کرد که انرژی حرارتی این ابر چرخان از گاز و غبار در واقع از برخورد با جت‌های با سرعت نزدیک به نور یا “شوک‌های” گاز ناشی می‌شود.

به گزارش اسنا به نقل از سایت اسپیس، پیش از این دانشمندان نظریه ای را مطرح کرده بودند که انرژی حرارتی این غبار از خود سیاهچاله کلان پرجرم ناشی می شود و این یک کشف غیرمنتظره است.

خانه کهکشانی این سیاهچاله عظیم یک کهکشان فعال به نام ESO 428-G14 است که در فاصله 70 میلیون سال نوری از زمین قرار دارد.

اصطلاح “کهکشان فعال” به این معنی است که ESO 428-G14 دارای یک منطقه مرکزی یا “هسته کهکشانی فعال” (AGN) است که نور قوی و شدیدی را در سراسر طیف الکترومغناطیسی منتشر می‌کند، به دلیل وجود یک سیاه‌چاله بسیار پرجرم که دور می‌چرخد. حالا او به موضوع اطرافش نفوذ می کند.

یک هسته کهکشانی فعال ناحیه متمرکزی در مرکز کهکشان ها است که معمولاً در تمام مناطق طیف الکترومغناطیسی از بقیه کهکشان روشن تر است. به کهکشانی با هسته فعال کهکشانی «کهکشان فعال» می گویند.

اعتقاد بر این است که علت این پدیده برافزایش سیاهچاله عظیم در مرکز کهکشان میزبان است. هسته‌های فعال کهکشانی درخشان‌ترین اجرام در جهان هستند و کاوش در آنها می‌تواند به کشف اجرام دوردست و تصحیح یا تأیید مدل‌های کیهانی کمک کند.

سیاهچاله ناحیه ای از فضا-زمان با گرانش آنقدر قوی است که هیچ چیز، حتی ذرات و تشعشعات الکترومغناطیسی مانند نور، نمی توانند از میدان گرانشی قوی آن فرار کنند. نظریه نسبیت عام آلبرت انیشتین بیان می کند که جرم به اندازه کافی فشرده شده می تواند باعث تاب برداشتن و انحنای فضازمان و تشکیل سیاهچاله شود. مرز این ناحیه از فضازمان که هیچ چیز نمی تواند به آنسوی آن بازگردد، «افق رویداد» نامیده می شود. صفت “سیاه” در نام سیاهچاله از این واقعیت ناشی می شود که تمام نوری را که از افق رویداد خود می گذرد به دام می اندازد.

این یافته‌ها توسط اعضای پروژه‌ای به نام GATOS که از مشاهدات جیمز وب برای مطالعه قلب کهکشان‌های مجاور استفاده می‌کند، به دست آمد.

دیوید روزاریو، یکی از اعضای تیم گاتوس و مدرس ارشد دانشگاه نیوکاسل، در بیانیه‌ای گفت: «در مورد چگونگی انتقال انرژی هسته فعال کهکشانی به محیط اطرافش بحث‌های زیادی وجود دارد». ما انتظار نداشتیم که این هواپیماهای رادیویی را ببینیم که چنین آسیبی ایجاد می کنند.

اسرار یک سیاهچاله پر سر و صدا را کشف کنید

تصور می‌شود که همه کهکشان‌های بزرگ حاوی سیاه‌چاله‌های بزرگ مرکزی با جرم‌های میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید ما هستند، اما همه این سیاه‌چاله‌ها در هسته‌های فعال کهکشانی قرار ندارند.

برای مثال راه شیری را در نظر بگیرید. سیاهچاله غول آسا Sagittarius A* (Sagittarius A*) یا Sgr A* در قلب کهکشان ما توسط ماده کمی احاطه شده است که مصرف ماده آن به حدی کم است که معادل رژیم غذایی انسان با خوردن یک دانه برنج است. هر میلیون سال این باعث می شود که چاله فوق سیاه Arc E* با جرم 4.3 میلیون خورشید، یک حفره بسیار تاریک و آرام باشد، اما مطمئناً همسایه های پر سر و صدایی دارد.

سیاهچاله بسیار پرجرم در قلب کهکشان مسیه 87 (M87) را در نظر بگیرید که 55 میلیون سال نوری از ما فاصله دارد. این سیاهچاله غول پیکر با جرمی معادل 6.5 میلیارد خورشید، نه تنها بسیار بزرگتر از Sagittarius E* است، بلکه توسط مقدار زیادی گاز و غبار که از آن تغذیه می کند، احاطه شده است.

ماده نمی تواند مستقیماً در *M87 جریان یابد زیرا حرکت زاویه ای دارد. این به این معنی است که یک ابر دوار و مسطح از گاز و غبار به نام دیسک برافزایشی در اطراف سیاهچاله عظیم تشکیل می دهد که به تدریج از آن تغذیه می کند.

سیاهچاله های کلان پرجرم در دیسک های برافزایشی قرار نمی گیرند تا مانند نوزادان کیهانی گهواره شوند. نفوذ گرانشی عظیم این ابرساختارهای کیهانی، نیروهای گرانشی عظیمی را بر قرص برافزایش اعمال می کند و شرایطی را ایجاد می کند که آن را تا 18 میلیون درجه فارنهایت (10 میلیون درجه سانتیگراد) گرم می کند.

این امر باعث می شود که قرص برافزایشی به شدت بدرخشد و مقداری از روشنایی هسته فعال کهکشانی را فراهم کند.

اما این تمام داستان نیست. مانند یک کودک کوچک که نمی تواند تمام غذا را در دهانش بیاورد، یک سیاهچاله بزرگ نمی تواند تمام غذا را ببلعد. میدان های مغناطیسی قوی مقداری از مواد موجود در دیسک های برافزایشی را به قطب های سیاهچاله می راند و این ذرات باردار را تا سرعتی نزدیک به سرعت نور شتاب می دهد.

این ماده سپس از قطب های سیاهچاله به شکل جت ها یا جت های اخترفیزیکی موازی بیرون می آید. این جت ها همچنین با انتشار نور در سراسر طیف الکترومغناطیسی، به ویژه در امواج رادیویی قوی، مرتبط هستند.

در نتیجه این مشارکت‌ها، AGNها می‌توانند آنقدر درخشان باشند که از نور ترکیبی هر ستاره در کهکشان اطراف بتابند.

گرد و غبار اطراف هسته‌های فعال کهکشانی اغلب می‌تواند با جذب نور مرئی و سایر طول‌موج‌های تابش الکترومغناطیسی، دید ما را از هسته‌های آنها پنهان کند. با این حال، نور مادون قرمز می تواند تصویری از این غبار ارائه دهد. بنابراین، جیمز وب، که متخصص در رصد مادون قرمز است، به راحتی می تواند آن را در طیف مادون قرمز ببیند. این بدان معناست که این تلسکوپ فضایی قدرتمند ابزاری عالی برای بررسی مرکز هسته‌های فعال کهکشانی است.

هنگامی که تیم GATOS این کار را در ESO 428-G14 انجام داد، متوجه شدند که گرد و غبار در نزدیکی سیاهچاله در طول آن پخش شده است. این یک رابطه غیرمنتظره بین جت ها و گرد و غبار را نشان داد و نشان داد که این جت های قدرتمند ممکن است مسئول گرم کردن و تشکیل غبار باشند.

مطالعه بیشتر در مورد رابطه بین جت ها و غبار اطراف سیاهچاله های پرجرم می تواند تأثیر این ابرساختارهای کیهانی را بر شکل گیری کهکشان های آنها و چگونگی بازیافت مواد به هسته های فعال کهکشانی آشکار کند.

هدی حیدر، دانشجوی دکترا در دانشکده ریاضیات، آمار و فیزیک در دانشگاه نیوکاسل، گفت: “فرصت کار با داده های منحصر به فرد GEMS Webb و دسترسی به این تصاویر شگفت انگیز قبل از هر کس دیگری بسیار هیجان انگیز است.” من احساس می کنم بسیار خوش شانس هستم که بخشی از تیم GATOS هستم. همکاری نزدیک با کارشناسان برجسته در این زمینه یک امتیاز واقعی است.

تحقیقات این تیم در مجله Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شد.