سیاه‌چاله ابرسنگین که به دور سیاه‌چاله‌ای سنگین‌تر می‌گردد

هرچند تلسکوپ فضایی اسپیتزر بازنشسته شده اما رصدهایی که در ۱۶.۵ سال ماموریت خود انجام داده سالها منبع تحقیق خواهد بود. مثلا اسپیتزر تنها تلسکوپی است که اتفاقی نفس‌گیر را در مرکز کهکشان دوردست OJ287 رصد کرده. سیاه‌چاله ابرسنگین که سیاه‌چاله دیگری به دورش می‌گردد و مرتبا از قرص برافزایشی آن می‌گذرد.

هروقت که چنین اتفاقی می‌افتد نوری درخشان‌تر از جمع همه ستاره‌های راه شیری ایجاد می‌شود. گروهی بین‌المللی از اخترشناس‌ها با استفاده از رصدهای اسپیتزر توانسته‌اند مدلی را تهیه کنند که زمان این درخش‌ها و مدار سیاه‌چاله کوچکتر را به دقت پیش‌بینی می‌کند. این مدل علاوه بر نمایش تجربی نسبیت عام در عمل، تاییدی بر نظریه بدون موی استیفن هاوکینگ هم هست.

کهکشان OJ287 در ۳.۵ میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد. این کهکشان از نوع کهکشان‌هایی است که آنها را Blazar می خوانند. کهکشان‌هایی که هسته فعال مشخصی دارند و جتی از ذرات پرانرژی از مرکز آنها بیرون می‌زند. در مرکز این کهکشان سیاه‌چاله‌ای ابرسنگین (Supermassive Black Hole, SMBH) حدود ۱۸ میلیارد برابر سنگین‌تر از خورشید قرار دارد که سنگین‌ترین در نوع خود است که تاکنون کشف شده. سیاه‌چاله واقع در مرکز کهکشان راه شیری (قوس A) فقط ۴ میلیون برابر خورشید جرم دارد.

نمایی تخیلی از آنچه واقعیت قرص برافزایشی می‌تواند باشد.

نمایی تخیلی از آنچه قرص برافزایشی در واقعیت می‌تواند باشد.

دهه‌ها اخترشناس‌ها از ذات دوتایی این سیاه‌چاله آگاه بودند و تعیین کرده بودند که هم‌دم آن با جرمی معادل ۱۵۰ میلیون برابر خورشید هر ۱۲ سال یک بار مدارش را کامل می‌کند. این سیاه‌چاله در طی حرکت مداری خود ۲ بار وارد قرص عظیم گاز و غبار اطراف هم‌دم بزرگتر می‌شود. این برخوردها حباب‌هایی منبسط شونده از گاز داغ ایجاد می‌کنند که از قرص دور می‌شود و بسیار درخشان هستند.

این درخش‌ها را درخش ادینگتون (Eddington Flares) می‌نامند. این هم‌دم مشهور تاییدی هم بر پیشبینی آلبرت انیستین و تئوری نسبیت عام اوست.

به دلیل مدار نامنظم سیاه‌چاله کوچک، در هر ۱۲ سال مکانش تغییر می‌کند و نسبت به قرص برافزایشی متمایل است. یعنی این سیاه‌چاله در زمان‌های متفاوتی از چرخه خود با قرص برخورد می‌کند و درخش ایجاد می‌کند. از آن زمان که اخترشناس‌ها از ماهیت دوتایی آنها مطلع شدند سعی در ساخت مدلی برای پیشبینی دقیق درخش‌ها بودند.

مدار سیاه‌چاله کوچک

مدار سیاه‌چاله کوچک

در سال ۱۳۸۹ دانشمندان موفق شدند که مدلی بسازند که درخش‌ها را با دقت یک تا سه هفته پیشبینی می‌کرد. این مدل با پیشبینی درخشی در آذر ماه ۱۳۹۴ با دقت سه هفته تایید شد. در سال ۱۳۹۷ همین گروه موفق شدند که مدلی با دقت پیشبینی ۴ ساعت بسازند.

این گروه با استفاده از داده‌های اسپیتزر تایید کردند که مدلشان به دلیل پیشبینی درخش ۹ مرداد ۱۳۹۸ صحیح است.

از آن جایی که OJ287 در این تاریخ پشت خورشید قرار داشت، رصد آن بسیار شانسی بود. خوشبختانه مدار اسپیتزر چنان بزرگ است که تا فاصله ۲۵۴ میلیون کیلومتری زمین می‌رسد. این مدار بزرگ موجب شد که این کهکشان درست در روز قبل از  ۹ مرداد از پشت خورشید بیرون بیاید و اسپیتزر در تاریخ پیشبینی شده درخش را رصد کند.

مدار تلسکوپ فضایی اسپیتزر

مدار تلسکوپ فضایی اسپیتزر

ماهیت OJ287 به گونه‌ای است که انتظار می‌رود که امواج گرانشی هم ایجاد کند. این امواج می‌توانند توسط تاسیساتی مانند لایگو (LIGO) احساس شوند. در واقع انتظار می‌رود امواج تولیدی این منظومه  چنان بزرگ و پرانرژی باشد که مدار سیاه‌چاله کوچکتر (و بنابراین زمانبندی درخشها) را به شکل محسوسی تغییر دهد.

تغییرات مدار سیاه‌چاله کوچکتر در طی زمان

تغییرات مدار سیاه‌چاله کوچکتر در طی زمان

در مطالعات قبلی که بر OJ287 انجام شده بود اثر امواج گرانشی نیز اعمال شده بود اما در مدل سال ۱۳۹۷ دقیق‌ترین مقدار این اثر اعمال شد. با اعمال اطلاعاتی که از سال ۱۳۹۴ از لایگو در این مدل اعمال شد، این گروه توانست پنجره زمانی پیشبینی درخش را تا ۱.۵ روز کاهش دهد. برای دقت بیشتر، جزئیات مشخصه‌های فیزیکی سیاه‌چاله بزرگتر نیز وارد مدل شد.

[aparat id=”JNPhz”]

در این مدل جدید، مخصوصا تئوری بدون موی سیاه‌چاله‌ها که در دهه ۱۳۳۰ توسط گروهی از فیزیکدان‌ها ازجمله استیفن هاوکینگ ارائه شد را نیز اعمال کردند. این نظریه پیشبینی می‌کند که سطح سیاه‌چاله، یا در واقع مرز بیرونی آن که افق رویداد خوانده می‌شود، کاملا حول محور گردشش متقارن است. اعمال این نظریه موجب شد که پیشبینی تا چند ساعت میسر شود.

با پیشبینی مدار سیاه‌چاله کوچک تا چنین دقتی، این مدل تاییدی بر نظریه بدون مو شد. این مدل پیشبینی دیگری را نیز تایید کرد. در دهه ۱۳۴۰ پرفسور کیپ تورن از کلتک توصیف کرده بود که چسمی که به دور سیاه‌چاله ابرسنگینی می‌گردد چطور می‌تواند باشد، خواه سطح آن متقارن یا مودار باشد.

برای در نظر گرفتن مودار یا متقارن بودن سیاه‌چاله، مهم تعیین مدار سیاه‌چاله کوچک است. در حالی که مساله اصلی در تعیین مدار دانستن جرم است، دانستن نحوه توزیع جرم نیز اهمیت دارد. پس اگر سیاه‌چاله‌ای مودار باشد، تاثیر قابل توجهی بر مدار هرآنچه در اطرافش وجود دارد می‌گذارد.

خلاصه اینکه در منظومه OJ287 ایده متقارن بودن سیاه‌چاله ابرسنگین حول محور گردشش تایید می‌شود. برای دانشمندان سیاه‌چاله‌شناس مهم است که نظریه بدون مو تایید یا رد شود. بدون تعیین تکلیف این موضوع، نمی‌توانیم به وجود سیاه‌چاله‌ها آنگونه که هاوکینگ و دیگران تجسم کرده‌اند، اطمینان داشته باشیم.

این طبیعتِ ماموریت‌هایی مانند اسپیتزر است. مدتها بعد از بازنشستگی، نتایجی که در طی عمرشان بدست آورده‌اند هنوز الهام‌بخش کشفیات و نوآوری‌هاست. بدرود اسپیتزر، و ممنون برای داده‌های فروسرخی که از عالم گردآوردی.

 

منبع

ستاره‌شناس آماتور، معلم نجوم، فیزیک‌دان و کارشناس رایانه
  • instagram

دیدگاهتان را بنویسید

آخرین مطالب