چرا سیاهچاله ها چشمک می زنند؟ دانشمندان برای کشف 5,000 غول ستاره خوار مطالعه کردند

چرا سیاهچاله ها چشمک می زنند؟ دانشمندان برای کشف 5,000 غول ستاره خوار مطالعه کردند

تمبر زمان: 9 فوریه 2023، 10:00 صبح

سیاه چاله ها چیزهای عجیبی هستند، حتی با معیارهای ستاره شناسان. جرم آنها به قدری زیاد است که فضای اطراف آنها را چنان محکم خم می کند که هیچ چیز نمی تواند فرار کند، حتی خود نور.

و با این حال، با وجود سیاهی معروف، برخی سیاه چاله ها کاملا قابل مشاهده هستند. گاز و ستارگانی که این خلاءهای کهکشانی می بلعند، قبل از حرکت یک طرفه آنها به درون حفره، در یک دیسک درخشان مکیده می شوند و این دیسک ها می توانند درخشان تر از کل کهکشان ها بدرخشند.

عجیب تر، این سیاهچاله ها چشمک می زنند. روشنایی دیسک های درخشان می تواند روز به روز در نوسان باشد و هیچ کس کاملاً مطمئن نیست که چرا.

من و همکارانم از تلاش دفاع سیارکی ناسا برای تماشای بیش از 5,000 سیاهچاله با سریع‌ترین رشد در آسمان به مدت پنج سال حمایت کردیم تا بفهمیم چرا این چشمک‌زدن رخ می‌دهد. که در یک مقاله جدید در نجوم طبیعت, ما پاسخ خود را گزارش می‌کنیم: نوعی تلاطم ناشی از اصطکاک و میدان‌های گرانشی و مغناطیسی شدید.

ستاره خواران غول پیکر

ما سیاهچاله های پرجرم را مطالعه می کنیم، سیاهچاله هایی که در مرکز کهکشان ها قرار دارند و به جرم میلیون ها یا میلیاردها خورشید هستند.

کهکشان خود ما، کهکشان راه شیری، یکی از این غول ها را در مرکز خود دارد که جرم آن حدود چهار میلیون خورشید است. در بیشتر موارد، 200 میلیارد یا بیشتر ستاره ای که بقیه کهکشان (از جمله خورشید ما) را تشکیل می دهند، با خوشحالی به دور سیاهچاله در مرکز می چرخند.

با این حال، همه چیز در همه کهکشان ها چندان آرام نیست. هنگامی که جفت کهکشان ها از طریق گرانش به یکدیگر می خورند، ممکن است بسیاری از ستارگان به سیاهچاله کهکشان خود خیلی نزدیک شوند. این برای ستارگان بد تمام می شود: آنها از هم پاره شده و بلعیده می شوند.

ما مطمئن هستیم که این اتفاق باید در کهکشان‌هایی با سیاه‌چاله‌هایی با وزن یک میلیارد خورشید رخ داده باشد، زیرا نمی‌توانیم تصور کنیم که چگونه می‌توانستند تا این حد بزرگ شوند. همچنین ممکن است در گذشته در کهکشان راه شیری اتفاق افتاده باشد.

سیاهچاله‌ها همچنین می‌توانند به شیوه‌ای آهسته‌تر و ملایم‌تر تغذیه شوند: با مکیدن ابرهای گازی که توسط ستارگان سالمندان معروف به غول‌های قرمز منفجر شده‌اند.

وقت غذا دادن

در مطالعه جدیدمان، ما از نزدیک به فرآیند تغذیه در میان 5,000 سیاهچاله با سریع‌ترین رشد در جهان نگاه کردیم.

در مطالعات قبلی، ما سیاهچاله هایی را کشف کردیم که اشتهای بیشماری داشتند. سال گذشته سیاهچاله ای را پیدا کردیم که غذا می خورد یک چیز به ارزش زمین در هر ثانیه. در سال 2018، ما یکی را پیدا کردیم که غذا می خورد هر 48 ساعت یک خورشید کامل.

اما ما سوالات زیادی در مورد رفتار واقعی تغذیه آنها داریم. ما می دانیم که موادی که در مسیر خود به درون حفره قرار دارند، به صورت مارپیچی در یک "دیسک برافزایشی" درخشان قرار می گیرند که می تواند به اندازه ای روشن باشد که از کل کهکشان ها جلوتر باشد. به این سیاهچاله‌های تغذیه‌کننده آشکار، اختروش گفته می‌شود.

بسیاری از این سیاهچاله‌ها بسیار دورتر از آن هستند - خیلی دورتر از آن که بتوانیم جزئیاتی از دیسک را ببینیم. ما تصاویری از دیسک‌های برافزایشی در اطراف سیاه‌چاله‌های مجاور داریم، اما آنها صرفاً در برخی گازهای کیهانی تنفس می‌کنند تا اینکه با ستاره‌ها جشن بگیرند.

پنج سال سوسو زدن سیاهچاله ها

In کار جدید ما، ما از داده های تلسکوپ ATLAS ناسا در هاوایی استفاده کردیم. این دستگاه هر شب کل آسمان را اسکن می کند (درصورتی که آب و هوا اجازه دهد)، سیارک هایی را که از تاریکی بیرونی به زمین نزدیک می شوند، زیر نظر دارد.

این اسکن‌های کل آسمان همچنین یک رکورد شبانه از درخشش سیاه‌چاله‌های گرسنه را در اعماق پس‌زمینه ارائه می‌کنند. تیم ما یک فیلم پنج ساله از هر یک از آن سیاه‌چاله‌ها گردآوری کرده است که تغییرات روز به روز در روشنایی ناشی از گرداب درخشان و جوشان دیسک برافزایش را نشان می‌دهد.

چشمک زدن این سیاهچاله ها می تواند چیزی در مورد دیسک های برافزایشی به ما بگوید.

در سال 1998، اخترفیزیکدانان استیون بالبوس و جان هاولی نظریه ای را ارائه کردند.ناپایداری های مغناطیسی چرخشیکه توضیح می دهد که چگونه میدان های مغناطیسی می توانند باعث تلاطم در دیسک ها شوند. اگر این ایده درستی است، دیسک‌ها باید در الگوهای منظمی بچرخند. آنها در الگوهای تصادفی که در حین چرخش دیسک ها آشکار می شوند، چشمک می زنند. دیسک‌های بزرگ‌تر با چشمک آهسته‌تر به دور خود می‌چرخند، در حالی که مدارهای تنگ‌تر و سریع‌تر در دیسک‌های کوچک‌تر با سرعت بیشتری چشمک می‌زنند.

اما آیا دیسک‌های موجود در دنیای واقعی، بدون هیچ پیچیدگی دیگری، این امر ساده را ثابت می‌کنند؟ (این که آیا "ساده" کلمه مناسبی برای تلاطم در یک محیط فوق متراکم و خارج از کنترل است که در میدان های گرانشی و مغناطیسی شدید جاسازی شده است، جایی که خود فضا تا نقطه شکست خود خم شده است، شاید یک سوال جداگانه باشد).

با استفاده از روش های آماری، اندازه گیری کردیم که نور ساطع شده از 5,000 دیسک ما در طول زمان چقدر سوسو می زند. الگوی سوسو زدن در هر یک تا حدودی متفاوت به نظر می رسید.

اما وقتی آنها را بر اساس اندازه، روشنایی و رنگ مرتب کردیم، شروع به دیدن الگوهای جذاب کردیم. ما توانستیم سرعت مداری هر دیسک را تعیین کنیم - و هنگامی که ساعت خود را با سرعت دیسک تنظیم کردید، تمام الگوهای سوسو زدن شروع به یکسان کردند.

این رفتار جهانی در واقع توسط نظریه "ناپایداری های چرخشی مغناطیسی" پیش بینی شده است. این آرامش بخش بود! این بدان معناست که این گرداب های گیج کننده در نهایت "ساده" هستند.

و امکانات جدیدی را باز می کند. ما فکر می‌کنیم که تفاوت‌های ظریف باقی‌مانده بین دیسک‌های برافزایشی به این دلیل رخ می‌دهد که از جهت‌گیری‌های مختلف به آن‌ها نگاه می‌کنیم.

گام بعدی این است که این تفاوت‌های ظریف را با دقت بیشتری بررسی کنیم و ببینیم آیا آنها سرنخ‌هایی برای تشخیص جهت سیاه‌چاله دارند یا خیر. در نهایت، اندازه گیری های آینده ما از سیاهچاله ها می تواند دقیق تر باشد.گفتگو

این مقاله از مجله منتشر شده است گفتگو تحت مجوز Creative Commons دفعات بازدید: مقاله.

تصویر های اعتباری: همکاری EHT

تمبر زمان:

بیشتر از تکینگی هاب