تلسکوپ فضایی جیمز وب، یک درخشش خیرهکننده و شبحوار از Sagittarius A*، سیاهچاله فراجرم در دل کهکشانمان، ثبت کرده است.
ستارهشناسان بهتازگی کشف شگفتانگیزی دربارهٔ سیاهچاله مرکزی کهکشان راهشیری، Sagittarius A*، با استفاده از تلسکوپ قدرتمند جیمز وب (JWST) افشا کردند. برای اولین بار، نور مادونقرمز میانی یک درخشیدن کوتاهمدت را نشان داد که نکات جدیدی دربارهٔ مکانیک سیاهچالهها فراهم میکند. این مشاهدهٔ جدید که در مطالعهای به شکل پیشچاپ آنلاین در arXiv منتشر شده است، مسیرهای جدیدی برای درک چگونگی تأثیر این غولهای کیهانی بر محیط اطرافشان میگشاید. این نتایج میتوانند نگاه ما به فرایندهای پیچیدهٔ درون دل کهکشانها را دگرگون کنند.
مادونقرمز میانی: نگاهی تازه به Sagittarius A*
کشف یک درخشیدن مادونقرمز میانی از Sagittarius A*, سیاهچاله فراجرم در مرکز کهکشان راهشیری، گامی مهم در پیشرفت درک ما از این موجودات کیهانی ناشناخته به شمار میآید. این درخشیدن که حدود ۴۰ دقیقه ادامه داشت، توسط ابزار MIRI (ابزار مادونقرمز میانی) تلسکوپ JWST در ششم آوریل ۲۰۲۴ ثبت شد. این اولین بار است که چنین پدیدهای در این بخش از طیف الکترومغناطیسی مشاهده شده و نگاهی به فعالیتهای مخفی نزدیک به سیاهچاله فراهم میکند.
توانایی مشاهدهٔ این درخشیدن در نور مادونقرمز میانی برای ستارهشناسان یک پیشرفت بزرگ محسوب میشود. برخلاف نور مرئی، تابش مادونقرمز میانی میتواند از میان غبار و گازهای متعدی که اغلب نمای ما از مرکز کهکشانی را مخفی میسازند، عبور کند. این دیدگاه منحصربهفرد به دانشمندان این امکان را میدهد تا تغییرات روشنایی درخشیدن را در طول زمان ردیابی کرده و سرنخهایی دربارهٔ ذرات و میدانهای مغناطیسی نزدیک به سیاهچاله بهدست آورند.
دادهها که توسط تیمی به رهبری سباستیانو فون فِلنبرگ، پژوهشگر مؤسسه مکس پلنک رادیوستارهشناسی، تجزیه و تحلیل شد، الگوی تغییرات روشنایی را نشان داد که ایدهٔ نقش کلیدی میدانهای مغناطیسی در پدیدههای درخشندگی را تأیید میکند. بهصورت پیشچاپ آنلاین در arXiv منتشر شد، این مطالعه همچنین یک ارتباط محتمل بین رفتار درخشیدن و تغییرات پیشین مشاهدهشده در طول موج میلیمتری را پیشنهاد میکند. «تحقیقات ما نشان میدهد که ممکن است بین تغییرات مشاهداتی در طول موج میلیمتری و تابش درخشیدن مادونقرمز میانی ارتباطی وجود داشته باشد»، گفت فِلنبرگ.
اتصالسازی مغناطیسی: محرک درخششهای سیاهچاله
پژوهش همچنین به فرایندهای زیرین که ممکن است درخشیدن نزدیک Sagittarius A* را تحریک کنند، میپردازد. یکی از فرضیههای اصلی، اتصالسازی مغناطیسی است؛ پدیدهای که در آن خطوط میدان مغناطیسی میشکنند و دوباره به هم میپیوندند و مقدار عظیمی از انرژی را آزاد میسازند. این رویداد میتواند انتشار ناگهانی و چشمگیر نور مشاهدهشده در درخشیدن را توضیح دهد.
بر پایهٔ این مطالعه، همان جمعیت الکترونهای سرعتبالا که تابش در طول موج میلیمتری را تولید میکند، ممکن است در تولید درخشیدن مادونقرمز میانی نیز نقش داشته باشد. این ارتباط بین دو نوع تابش، استدلال بهسوی این که اتصالسازی مغناطیسی مرکز مکانیزم درخشیدن است، تقویت میکند. برخلاف آشفتگی تصادفی که ممکن است انفجارهای انرژی پراکنده ایجاد کند، اتصالسازی مغناطیسی علّیپایدار و قابل توضیحتری برای این پدیدهها فراهم میآورد.
با مدلسازی میدانهای مغناطیسی اطراف Sagittarius A*، پژوهشگران توانستند برآورد کنند که شدت میدان در ناحیه تابش میتواند بین ۴۰ تا ۷۰ گُس باشد. این میدانهای پرقدرت میتوانند ذرات را به سرعتی نزدیک به سرعت نور شتاب دهند؛ که این امر برای تولید تابش با انرژی بالا که ستارهشناسان مشاهده میکنند، ضروری است. این تحقیق میتواند به بهبود درک ما از نحوهٔ آزادسازی انرژی در محیطهای بسیار شدید پیرامون سیاهچالهها کمک کند و احتمالاً این نتایج را به سایر سیاهچالههای کیهانی گسترش دهد.
نگاهی به آیندهٔ مشاهدات سیاهچاله
این مشاهدهٔ مادونقرمز میانی فصلی نو در پژوهشهای سیاهچاله گشوده است، اما تنها آغاز است. هرچه مشاهدات بیشتری صورت گیرد، دانشمندان مشتاقند بررسی کنند که آیا این تأخیر ۱۰ دقیقهای بین درخشیدن مادونقرمز میانی و انتشار رادیویی، ویژگی ثابتی در درخشیدنهای مختلف است یا به رخدادهای خاصی وابسته است. با ترکیب دادههای JWST با سیگنالهای تلسکوپهای رادیویی چون آرایهٔ زیر میلیمتری (Submillimeter Array)، پژوهشگران میتوانند جریان انرژی درون و اطراف سیاهچالهها را با جزئیات بیشتری نقشهکشی کنند.
دادههای مادونقرمز میانی بهدست آمده از JWST همچنین به ستارهشناسان این امکان را میدهد تا نحوهٔ خنک شدن ذرات در طول زمان را بررسی کنند. با محو شدن درخشیدن، طیف نور منتشر شده به طول موجهای بلندتر جابهجا میشود که شواهد بیشتری بر از دست رفتن انرژی الکترونها ارائه میدهد. این توالی رخدادها—که در آن نور هم در شدت و هم در طول موج تغییر میکند—به دانشمندان کمک میکند تا فرایندهای خنکسازی را که در شرایط شدید نزدیک به سیاهچاله رخ میدهد، درک کنند.
علاوه بر این، پیشرفتهای آینده در فناوری مادونقرمز میتواند مشاهدات دقیقتری از Sagittarius A* و سایر سیاهچالههای فراجرم فراهم کند و در پاسخ به پرسشهای باقیمانده دربارهٔ نقش آنها در شکلگیری و تکامل کهکشانها یاری کند. سیاهچالهها چگونه طی میلیاردها سال، تکامل کهکشانهای میزبان خود را شکل میدهند؟ چه تأثیری بر شکلگیری ستارگان، جریان گاز و ساختار کلی مراکز کهکشانی دارند؟ اینها پرسشهایی هستند که پژوهشهای آینده، بهویژه از طریق مشاهدات مادونقرمز، بهزودی میتوانند به آنها پاسخ دهند.