یک واقعیت جالب درباره شیوه تغذیه سیاهچاله‌ها

اخترشناسان به قلب فعال یک کهکشان دور نگاه کردند تا عادات تغذیه یک سیاهچاله بزرگ را مشاهده کنند. به طور خلاصه، آن‌ها دریافتند که این سیاهچاله، حجم‌ بزرگی از مواد را بازیافت می‌کند. این کشف می‌تواند به ما در درک بهتر دینامیک و چگونگی رشد سیاهچاله‌های کلان‌جرم کمک کند.

سیاهچاله‌های کلان‌جرم در قلب بیشتر کهکشان‌ها، اگر نگوییم همه، با جرم میلیون‌ها یا حتی میلیاردها برابر خورشید وجود دارند. در برخی موارد، این سیاه‌چاله‌ها توسط ماده‌ای که از آن تغذیه می‌کنند، احاطه شده‌اند.

این مواد به شکل دیسک‌های صفحه‌مانندی به نام دیسک‌های برافزایشی هستند و دانشمندان فکر می‌کنند این دیسک‌ها موجب رشد سیاهچاله‌ها هستند. نیروی گرانشی سیاهچاله مرکزی، مواد دیسک برافزایشی را با سرعتی باورنکردنی به اطراف می‌پراکند و نیروهای جزر و مدی عظیمی را در دل گاز و غبار ایجاد می‌کند.

این پراکنده شدن مواد آن‌قدر درخشان است که می‌تواند روشن‌تر از نور ترکیبی خوشه‌های ستاره‌ای کهکشان باشد. این نواحی درخشان مرکزی کهکشانی، هسته فعال کهکشانی یا AGN نامیده می‌شوند.

یک تیم بین‌المللی از دانشمندان، AGN کهکشان سیرسینوس را که در فاصله ۱۳ میلیون سال نوری از زمین قرار دارد، با تلسکوپ آرایه میلی‌متری/زیر میلی‌متری آتاکاما (ALMA) مشاهده کردند. این رقص پیچیده گاز در اطراف سیاهچاله پرجرم، AGN این کهکشان را آشکار کرد و تیم موفق شد مکانیسم تغذیه واقعی سیاهچاله را ببیند.

به نظر می‌رسد که بی‌ثباتی گرانشی، دیسک مواد را به سمت سیاهچاله سوق می‌دهد. آن‌ها همچنین دریافتند که سیاهچاله مورد بحث، تنها حدود ۳ درصد از ماده‌ای را که به سمت آن جریان دارد مصرف می‌کند.

به نظر می‌رسد که بقیه توسط انرژی خود AGN رانده می‌شوند، اما این جریان‌های خروجی مواد در نهایت به سیاهچاله‌ عظیم برمی‌گردند؛ درست مانند یک فرآیند بازیافت که بی شباهت به ماکنیسم یک چشمه آب روی زمین نیست.

تاکوما ایزومی، رهبر تحقیقات و استادیار رصدخانه ملی نجوم ژاپن در بیانیه‌ای گفت: تشخیص جریان‌های برافزایشی و خروجی‌ها در منطقه‌ای که فقط با فاصله چند سال نوری در اطراف سیاهچاله‌ پرجرمِ در حال رشد فعال است، و حتی رمزگشایی خود مکانیسم برافزایش، در واقع دستاوردهای بی‌نظیری در تاریخ تحقیقات سیاه‌چاله‌های کلان جرم است.

مکانیسم‌های برافزایش گاز قبلا در مقیاس کل کهکشان‌ها (با وسعت حدود ۱۰۰۰۰۰ سال نوری) مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، با این حال، دینامیک برافزایش گاز در یک AGN در مقیاس تنها چند ده سال نوری قبلا حل نشده باقی مانده بود.

این تیم همچنین شاهد برخی از ناپایداری‌های گرانشی بود که به عنوان مکانیسم تغذیه برای سیاهچاله‌های عظیم عمل می‌کند. به گفته محققان، این امر به این دلیل به وجود آمد که برافزایش نیروی گرانشی دیسک آن قدر زیاد بود که حرکت خود دیسک نمی‌توانست آن را متعادل کند.

همچنین دریافتند مقدار گازی که به سمت سیاهچاله جریان می‌یابد حدود ۳۰ برابر بیشتر از مقدار مورد نیاز برای حفظ فعالیت AGN است. این بدان معناست که بیشتر موادی که به سمت سیاهچاله می‌روند، در واقع نقشی در رشد آن ندارند.

ایزومی گفت: برای درک بهتر شیوه رشد سیاهچاله‌های کلان‌جرم در تاریخ کیهان، ما نیاز به بررسی انواع مختلف سیاهچاله‌های کلان‌جرم در فاصله‌های دورتر داریم. این امر مستلزم امکان مشاهده با وضوح و حساسیت بالا است و ما انتظارات زیادی از آرایه تلسکوپ آلما (ALMA) و تداخل‌سنج‌های رادیویی بزرگ نسل آینده داریم.