یک سیاه چاله پر جرم جرقه‌ای از ما ساطع کرد اما گرانش شدید آن انفجار را به جهت ما هدایت کرد

منتشر شده در scitechdaily به تاریخ ۲ آگوست ۲۰۲۱
لینک منبع: A Supermassive Black Hole Emitted a Flare Away From Us, but Its Intense Gravity Redirected the Blast Back in Our Direction

دیسک متلاطم گاز که در اطراف یک سیاه‌چاله در حال حرکت است ظاهر عجیب و غریبی دارد. جاذبه شدید سیاه‌چاله، مسیرهای نوری که از بخش‌های مختلف دیسک می‌آیند را تغییر می‌دهد، و تصویر متوازی‌الاضلاع را ایجاد می‌کند. میدان گرانشی شدید سیاهچاله، نوری را که از بخش‌های مختلف دیسک می‌آید، تغییر جهت داده و منحرف می‌کند، اما آنچه ما می‌بینیم، دقیقا به زاویه دید ما بستگی دارد. بزرگ‌ترین اعوجاج زمانی رخ می‌دهد که سیستم تقریبا به صورت لبه‌دار را مشاهده کنیم.

آلبرت انیشتین در سال ۱۹۱۶ آخرین نکات را در مورد نظریه نسبیت عام بیان کرد، سفری که در سال ۱۹۰۵ با تلاش‌های او برای آشتی دادن نظریه‌های گرانش نیوتن با قوانین الکترومغناطیس آغاز شد. پس از تکمیل، نظریه انیشتین یک توصیف یکپارچه از جاذبه به عنوان یک ویژگی هندسی از کیهان را ارائه کرد، که در آن اشیا عظیم انحنای فضا-زمان را تغییر می‌دهند و بر همه چیز اطراف خود تاثیر می‌گذارند.

علاوه بر این، معادلات میدان انیشتین وجود سیاه‌چاله‌ها را پیش‌بینی کردند، اشیا آنقدر بزرگ بودند که حتی نور هم نمی‌توانست از سطح آن‌ها فرار کند. همچنینGR(نظریه نسبیت) پیش‌بینی می‌کند که سیاه‌چاله‌ها نور را در مجاورت خود خم خواهند کرد، اثری که می‌تواند توسط ستاره شناسان برای مشاهده اشیا دورتر مورد استفاده قرار گیرد. با تکیه‌بر این تکنیک، یک تیم بین‌المللی از دانشمندان با مشاهده نور ناشی از یک اشعه ایکس که در پشت یک سیاهچاله رخ داد، یک شاهکار بی‌سابقه ایجاد کردند.

این تیم توسط دکتر دن ویلکینز، اخترفیزیکدان موسسه کاولی برای فیزیک ذرات و کیهان‌شناسی در دانشگاه استنفورد و یکی از اعضای انیشتین ناسا رهبری می‌شد. او توسط محققانی از دانشگاه سنت مری در هالیفاکس، نوا اسکوشیا، موسسه گرانش و کاسموس در دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا، و موسسه SRON هلند برای تحقیقات فضایی به او ملحق شد.

ویلکینز و تیمش با استفاده از تلسکوپ‌های فضایی «XMM-Newton» متعلق بهESA و تلسکوپ فضایی «NuSTAR» متعلق به ناسا، پرتوهای ایکس درخشانی را مشاهده کردند که از اطراف یک سیاه‌چاله ابر پرجرم (SMBH) واقع در مرکز «آی زوکی ۱» قرار داشتند -یک کهکشان مارپیچی که ۱۸۰۰ سال نوری از زمین فاصله داشت. ستاره‌شناسان انتظار نداشتند که این موضوع را ببینند، اما به دلیل جاذبه شدیدSMBH (که از ۱۰ میلیون جرم خورشیدی می‌آید)، فلش‌های پشت آن برای XMM-نیوتن وNuSTAR قابل‌مشاهده بودند.

این کشف در جریان یک بررسی انجام شد که برای یادگیری بیشتر در مورد نور روشن و مرموز اشعه ایکس که افق رویداد یک سیاهچاله را احاطه کرده‌است، طراحی شده‌بود. تصور می‌شود که این «کرونا» (به عنوان نام مستعار آن) نتیجه گازی است که به طور مداوم در سیاه‌چاله می‌افتد و یک دیسک چرخان در اطراف آن شکل می‌دهد. وقتی حلقه به سرعت نور نزدیک می‌شود، به میلیون‌ها درجه حرارت داده می‌شود و میدان‌های مغناطیسی تولید می‌شود که به گره‌ها پیچیده می‌شوند.

در نهایت، این زمینه‌ها به حدی پیچیده می‌شوند که تمام انرژی ذخیره‌شده در آن‌ها را آزاد می‌کنند. سپس این انرژی به ماده در دیسک اطراف منتقل می‌شود، که «کرونا» را از الکترون‌های اشعه ایکس با انرژی بالا تولید می‌کند. مشعل‌های اشعه ایکس برای اولین بار برای ویلکینز و تیمش به عنوان انعکاس نور دیده شدند، که از تجمع ذرات گاز بر روی سطح سیاهچاله منعکس شده‌اند.

در این مورد، اشعه ایکس مشاهده شد که به قدری روشن بود که برخی از اشعه ایکس بر روی دیسک گازی که به داخل سیاهچاله سقوط می‌کرد، می‌تابید. وقتی مشعل‌ها خاموش شدند، تلسکوپ‌ها اندک برقی برداشتند که انعکاس مشعل‌های گازی بود که از پشت سیاهچاله به هوا پرتاب می‌شد. نور ناشی از این پرتوها با نیروی جاذبه شدید سیاه‌چاله به اطراف خم شده بود و با کمی تاخیر برای تلسکوپ قابل‌رویت شد.

این تیم توانست تشخیص دهد که فلاش‌های اشعه ایکس براساس «رنگ‌های» خاص نور (طول‌موج خاص آن‌ها) از کجا می‌آیند. رنگ‌های اشعه ایکس که از سمت دیگر سیاهچاله می‌آید، کمی با محیط گرانشی شدید تغییر می‌کند. علاوه بر این واقعیت که انعکاسات اشعه ایکس در زمان‌های مختلف بسته به این که آن‌ها از کجا بر روی دیسک منعکس شده‌اند، دیده می‌شوند، حاوی اطلاعات زیادی در مورد آنچه که در اطراف یک سیاهچاله اتفاق می‌افتد هستند.

در نتیجه، این مشاهدات نه تنها رفتار پیش‌بینی‌شده توسط نسبیت عام را تایید می‌کنند، بلکه به تیم اجازه می‌دهند تا فرآیندهای رخ داده در پشت یک سیاهچاله را برای اولین بار مطالعه کنند. در آینده نزدیک، ویلکینز و تیم او می‌خواهند از این تکنیک برای ایجاد یک نقشه سه‌بعدی از محیط سیاهچاله استفاده کنند و اسرار دیگر سیاه‌چاله را بررسی کنند. برای مثال، ویلکینز و همکارانش می‌خواهند راز چگونگی تولید اشعه ایکس درخشان را حل کنند.

این ماموریت‌ها به استفاده از تلسکوپ فضایی XMM-نیوتن و همچنین رصدخانه اشعه ایکس نسل بعدی پیشنهادی ESA موسوم به تلسکوپ پیشرفته برای استروفیزیک انرژی بالا (ATHENA) ادامه خواهند داد. این تلسکوپ‌های فضایی و دیگر تلسکوپ‌های فضایی که قرار است در سال‌های آینده پرتاب شوند، وعده می‌دهند که چیزهای بیشتری را در مورد بخش‌هایی از جهان که ما نمی‌توانیم ببینیم، و روشن کردن رازهای بسیار آن، آشکار کنند.

این متن با استفاده از ربات مترجم مقاله هوافضا ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.