هیولا کیهانی: کشف جت‌های سیاه‌چاله‌ی ۲۳ میلیون سال نوری توسط کلتک
اخترشناسان بزرگترین جت‌های سیاه‌چاله‌ی شناخته شده را کشف کرده‌اند که طولی شگفت‌انگیز به اندازه ۲۳ میلیون سال نوری دارند. برای به تصویر کشیدن این طول می‌توان گفت که برابر طول ۱۴۰ کهکشان راه شیری است که در کنار هم تراز شده‌اند.
این ساختار عظیم به نام «پرفیریون» که نام یک غول اساطیری یونانی است، از زمانی شروع به بروز کرد که کیهان تنها ۶.۳ میلیارد سال عمر داشت، تقریبا نیمی از عمر کنونی ۱۳.۸ میلیارد ساله‌اش. این جت‌های قدرتمند از سیاه‌چاله‌ای فوق‌العاده بزرگ در هسته‌ی یک کهکشان دور افتاده سرچشمه می‌گیرند.
«جت‌های سیاه‌چاله‌ای مانند پرفیریون بسیار قدرتمند هستند: در این مورد، دو جت توان ترکیبی به مقدار ۱۰^۳۹ وات دارند! این برابر با تولید انرژی تریلیون‌ها ستاره یا حدود ۱۰۰ کهکشان است»، گفت مارتیجن اوئی، پژوهشگر فوق‌دکترا در کلتک و نویسنده اصلی یک مقاله‌ی جدید که به این یافته‌ها گزارش می‌دهد.
او می‌گوید: «این زوج فقط اندازه یک منظومه شمسی یا یک کهکشان راه شیری نیستند؛ ما در مورد ۱۴۰ قطر کهکشان راه شیری صحبت می‌کنیم. کهکشان راه شیری در مقایسه با این دو فوران عظیم، نقطه‌ای کوچک خواهد بود.»
جت‌های سیاه‌چاله‌ای شکل‌دهنده کیهان اولیه
این کشف جدید نشان می‌دهد که سیستم‌های جتی عظیم مانند پرفیریون می‌توانند نقشی بزرگتر از آنچه قبلاً تصور می‌شد در شکل‌دهی کهکشان‌ها در کیهان اولیه داشته باشند. پرفیریون در دوره‌ای از کیهان شکل گرفت که تار عنکبوت کیهانی — شبکه‌ی ظریفی از رشته‌هایی که کهکشان‌ها را به هم متصل و تغذیه می‌کنند — متراکم‌تر از امروز بوده است.
نتیجه‌اش این است که جت‌های عظیم مثل پرفیریون بخش بزرگتری از این ساختار به هم پیوسته را در بر می‌گرفتند و تاثیر گسترده‌تری نسبت به جت‌های مشابه در کیهان امروزی داشتند.
اوئی توضیح می‌دهد، «در چند دهه گذشته، اخترشناسان مشاهدات و شبیه‌سازی‌های عددی بسیاری انجام داده‌اند که نشان می‌دهد حرارت پخش شده توسط جت‌های سیاه‌چاله‌ای محیط بین‌ستاره‌ای (ISM) را گرم می‌کند. این باعث افزایش فشار ISM می‌شود و از فروپاشی ابرهای گازی به داخل ستاره‌ها جلوگیری می‌کند.»
«بنابراین، جت‌های سیاه‌چاله‌ای تشکیل ستارگان جدید را کند می‌کنند. این ’کنترل تولد ستاره‌ای’ اطمینان حاصل می‌کند که کهکشان‌ها خیلی سریع تکامل نکنند و به همین دلیل آنها جوان‌تر از زمانی باقی می‌مانند که جت‌های سیاه‌چاله‌ای وجود نداشتند.»
او بیشتر توضیح می‌دهد: «شما می‌توانید چقدر انرژی در جت‌ها وجود دارد را از طریق قدرتشان - که معادل انرژی آزاد شده در بزرگترین برخوردهای کیهانی است: یعنی آنهایی که زمانی که دو خوشه کهکشانی (هر کدام حاوی هزاران کهکشان گاهی!) به هم می‌پیوندند رخ می‌دهند، اندازه‌گیری کنید.»
«پس سیستم‌های جتی مانند پرفیریون به نظر می‌رسد که یکی از پرانرژی‌ترین ’نمایش‌ها’یی باشند که پس از بیگ بنگ در کیهان رخ داده است.»
شناسایی کهکشان والد پرفیریون
برای شناسایی کهکشان مسئول پرفیریون، پژوهشگران از تلسکوپ رادیویی بزرگ متروویو هند استفاده کردند و داده‌های جمع‌آوری شده از پروژه ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI) در رصدخانه کیت پیک در آریزونا را مکمل قرار دادند.
مشاهدات آنها نقطه‌ی آغاز این جت‌ها را به یک کهکشان عظیم، تقریبا ۱۰ برابر اندازه کهکشان راه شیری، ردگیری کرد. تحلیل‌های بیشتر با استفاده از رصدخانه W. M. Keck در هاوایی نشان داد که پرفیریون ۷.۵ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد.
«تا کنون، جت‌های غول‌پیکر بیشتر در کیهان جدید یا نزدیک‌تر دیده شده‌اند. در کیهان نزدیک، بیشتر سیاه‌چاله‌های فعال از نوع ‘حالت جت’ هستند: از تمام انرژی‌ای که به قسمت‌های خارجی کهکشان خود (و فراتر از آن) می‌فرستند، اکثر آن در قالب جت‌ها است»، می‌گوید اوئی.
«همانطور که ابزارهای حساس‌تری می‌سازیم، همانطور که در چند دهه‌ی گذشته با تلسکوپ بین‌المللی LOFAR انجام داده‌ایم، جت‌های غول‌پیکر را در کیهان دورتر می‌بینیم.»
«پرفیریون یکی از این مثال‌ها است. چیز تعجب‌برانگیز این است که ما می‌بینیم که پرفیریون از یک سیاه‌چاله‌ی فعال حالت جت نشده است، بلکه از یک سیاه‌چاله‌ی حالت پرتوزا - مانند کوازارهای کیهان جوان می‌آید.»
گسترش مغناطیس
چگونه جت‌ها می‌توانند تا این فاصله از کهکشان‌های مادر خود گسترش یابند بدون اینکه بی‌ثبات شوند، هنوز مشخص نیست. «تفسیر من این است که ما به یک رویداد قرص‌دهی استثنایی طولانی و پایدار در اطراف سیاه‌چاله‌ی مرکزی، فوق‌العاده بزرگ ، نیاز داریم تا به مدت زیادی (حدود یک میلیارد سال) فعال بماند و اطمینان حاصل شود که جت‌ها در تمام این مدت در یک جهت قرار گرفته‌اند»، می‌گوید مارتین هاردکاستل، نویسنده‌ی دوم مطالعه.
بعدی، اوئی قصد دارد بیشتر به بررسی نحوه تاثیر این سیستم‌های جتی عظیم بر محیط اطراف خود بپردازد. جت‌ها اشعه‌های کیهانی، گرما، عناصر سنگین و میدان‌های مغناطیسی را در بین کهکشان‌ها توزیع می‌کنند.
تمرکز اصلی اوئی این است که بررسی کند این جت‌های عظیم به چه میزان به گسترش مغناطیس در فضای اطراف خود کمک می‌کنند. «تا کنون، به دلیل اینکه جت‌های عظیم خیلی نادر به نظر می‌رسند، احتمال اینکه جت‌های عظیم ممکن است میدان بذر کیهانی را ایجاد کرده باشند که از آنها میدان‌های مغناطیسی مدرن شکل گرفته‌اند، مورد بررسی قرار نگرفته بود.
«به همین دلیل است که من اکنون می‌خواهم با جزئیات بیشتری بررسی کنم که آیا و به چه دقیق جت‌های عظیم میدان‌های بذر کیهانی را تولید کرده‌اند.»
این مطالعه در مجله
Nature
منتشر شده است.
