دانشمندان یک سیاهچاله فعال و غول پیکر پنهان در ابری از غبار را کشف کردند - وبلاگ موتناوه

به گزارش وبلاگ موتناوه، دانشمندان با استفاده از تأسیسات رصدخانه جنوبی اروپا یک سیاهچاله کلان جرم را در ابری ضخیم از غبار شناسایی کردند که مدل یکپارچه هسته های کهکشانی فعال را تأیید می نماید.

تداخل سنج تلسکوپ بسیار بزرگ (Very Large Telescope Interferometer) رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) ابری از غبار کیهانی را در مرکز کهکشان مسیه 77 (M77) مشاهده نموده است که سیاهچاله ای بسیار پرجرم را درون خود پنهان نموده است. این یافته ها پیش بینی های صورت گرفته در حدود 30 سال پیش را تأیید نموده است و به ستاره شناسان بینش تازه ای ردباره هسته های فعال کهکشانی (Active Galactic Nebula) به عنوان بعضی از درخشان ترین و مرموزترین اجرام کیهان می دهد.

هسته های فعال کهکشانی (AGN) منابع بسیار پرانرژی هستند که به وسیله سیاهچاله های کلان جرم تغذیه می شوند و در مرکز بعضی کهکشان ها یافت می شوند. این سیاهچاله ها از حجم زیادی از غبار و گاز کیهانی تغذیه می نمایند. این ماده پیش از مصرف به سمت سیاهچاله حرکت می نماید و مقادیر بزرگی انرژی در این فرآیند آزاد می گردد که اغلب از انرژی همه ستارگان کهکشان بیشتر می گردد.

ستاره شناسان از زمانی که برای نخستین بار این اجرام درخشان را در دهه 1950 میلادی مشاهده کردند، درباره هسته های فعال کهکشانی کنجکاو بودند. اکنون طبق نتایجی که در نشریه نیچر (Nature) منتشر شده است، به یاری VLTI رصدخانه جنوبی اروپا، تیمی به سرپرستی ویولتا گامز رزاس (Violeta Gámez Rosas) از دانشگاه لیدن هلند، گامی کلیدی برای درک شیوه کار و ظاهر این اجرام از نزدیک برداشته اند.

گامز رزاس و همکارانش با انجام رصدهای بسیار دقیق از مرکز کهکشان مسیه 77 که به NGC 1068 هم معروف است، حلقه ضخیمی از غبار و گاز کیهانی را کشف کردند که سیاهچاله ای بسیار پرجرم را در خود پنهان نموده بود. این کشف شواهد حیاتی برای پشتیبانی از نظریه ای 30 ساله به نام مدل یکپارچه هسته های فعال کهکشانی ارائه می دهد.

ستاره شناسان می دانند که انواع گوناگونی از AGN وجود دارد. برای نمونه بعضی امواج رادیویی منتشر می نند، در حالی که بعضی دیگر چنین نیستند. بعضی از آن ها در نور مرئی به شدت می درخشتند، در حالی که بعضی دیگر مانن مسیه 77 آرام ترند. مدل یکپارچه بیان می نماید که با وجود این تفاوت ها، همه هسته های فعال کهکشانی ساختار اصلی یکسانی دارند: یک سیاهچاله بزرگ که به وسیله حلقه ضخیمی از غبار دربر گرفته شده است.

طبق این مدل هر گونه تفاوت ظاهری میان هسته های فعال کهکشانی، ناشی از جهتی است که در آن سیاهچاله و حلقه ضخیم آن را از روی زمین مشاهده می کنیم. نوع AGN که ما می بینیم به این بستگی دارد که حلق چقدر سیاهچاله را از دید ما پنهان می نماید و در بعضی موارد کاملا آن را می پوشاند.

ستاره شناسان پیش از این شواهدی برای پشتیبانی از مدل یکپارچه یافته بودند، ازجمله مشاهده گردوغبار داغ در مرکز مسیه 77؛ اما همچنان تردیدهایی درباره اینکه آیا این غبار می تواند یک سیاهچاله را به طور کامل پنهان کند، وجود داشت و بنابراین یافته های تازه شرح می دهد که چرا این AGN کمتر در نور مرئی تابش دارد.

گامز رزاس گفت: ماهیت واقعی ابرهای گردوغبار و نقش آن ها در تغذیه سیاهچاله و معین ظاهر آن هنگام مشاهده از زمین، پرسش های اصلی در مطالعات AGN در سه دهه گذشته بوده است. در حالی که هیچ نتیجه واحدی تمام این پرسش ها را پاسخ نمی دهد، اما گام بزرگی در درک نحوه عملکرد هسته های فعال کهکشانی برداشته ایم.

این مشاهدات به لطف آزمایش طیف سنجی فروسرخ میانی چند دیافراگم (MATISSE) که روی VLTI در بیابان آتاکامای شیلی نصب شده است، امکان پذیر شد. ماتیس نور فروسرخ را با هر چهار تلسکوپد 8.2 متری تلسکوپ بسیار بزرگ و با استفاده از روشی به نام تداخل سنجی جمع آوری کرد. این تیم از ماتیس برای اسکن مرکز مسیه 77 که در فاصله 47 میلیون سال نوری از ما در صورت فلکی نهنگ (Cetus) یا قیطس واقع شده است، استفاده کرد.

والتر جافه (Walter Jaffe) دیگر نویسنده این مطالعه گفت: ماتیس می تواند طیف وسیعی از طول موج های فروسرخ را ببیند که به ما امکان می دهد غبار را مشاهده و دما را به دقت میزان گیری کنیم. با توجه به اینکه VLTI در واقع یک تداخل سنج بسیار بزرگ است، ما توان تفکیک کافی را برای رصد آنچه حتی در کهکشان های دورتر مانند مسیه 77 روی می دهد، داریم.

این تیم پژوهشی با ترکیب تغییرات دمای غبار (از دمای اتاق تا حدود 1200 درجه سانتی گراد) ناشی از تغییرات شدید سیاهچاله و به وسیله نقشه های طیف جذبی، تصویر دقیقی از غبار تهیه و به طور دقیق معین کرد که سیاهچاله باید در کجا قرار داشته باشد. گردوغبار در یک حلقه داخلی ضخیم و یک دیسک گسترده تر که سیاهچاله در مرکز آن واقع شده است، از مدل یکپارچه AGN پشتیبانی می نماید.

این تیم بعلاوه از داده های آرایه میلی متری/زیرمیلی متری آتاکاما (آلما) و آرایه خط پایه بسیار بزرگ رصدخانه ملی نجوم رادیویی برای ساخت تصویر خود استفاده کرد. گامز رزاس گفت: نتایج ما باید به درک بهتری از عملکرد درونی AGN منجر گردد. این اجرام بعلاوه می توانند به ما در درک بهتر تاریخ کهکشان راه شیری یاری نمایند که یک سیاهچاله بسیار پرجرم را در مرکز خود جای داده است و احتمال می رود در گذشته فعال بوده باشد.

پژوهشگران اکنون میخواهد با استفاده از VLTI و درنظر گرفتن نمونه بزرگ تری از کهکشان ها شواهد بیشتری برای پشتیبانی از مدل یکپارچه هسته های فعال کهکشانی پیدا نمایند. برونو لوپز (Bruno Lopez) پژوهشگر اصلی ماتیس گفت: مسیه 77 یک نمونه اولیه مهم از هسته های فعال کهکشانی و انگیزه ای فوق العاده برای توسعه برنامه رصدی ما و بهینه سازی ماتیس برای مقابله با موارد گسترده تر از هسته های فعال کهکشانی است.

تلسکوپ بسیار بزرگ اروپایی (ELT) که قرار است در اواخر این دهه رصد را شروع کند، به این جست وجو یاری خواهد نمود و نتایجی را ارائه می نماید که مکمل یافته های این تیم است و به آن ها امکان می دهد تا برهم کنش میان AGN و کهکشان ها را کشف نمایند.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از هسته فعال کهکشانی مسیه 77

Credit: ESO/M. Kornmesser and L. Calçada

منبع: ESO