این مقاله در ابتدا در گفتگو.
وقتی پرجرم ترین ستارگان می میرند، فرو می ریزند و برخی از متراکم ترین اجرام شناخته شده در جهان را تشکیل می دهند: سیاهچاله ها. آنها "تاریک ترین" اجرام در فضا هستند، زیرا حتی نور نیز نمی تواند از گرانش فوق العاده قوی آنها فرار کند.
بنابراین، تصویر کردن مستقیم سیاهچاله ها غیرممکن است، که آنها را مرموز و کاملا گیج کننده می کند. اما مطالعه جدید ما در حال آزمایش راهی برای شناسایی برخی از سیری‌ناپذیرترین سیاه‌چاله‌ها است که یافتن آنها را در اعماق کهکشان‌های دوردست آسان می‌کند.
با وجود نام، همه سیاهچاله ها سیاه نیستند. در حالی که سیاهچاله ها در اندازه های مختلف هستند، بزرگترین آنها در مرکز کهکشان ها قرار دارند و هنوز هم در حال افزایش هستند.
بیشتر بخوانید: ستاره شناسان سریع ترین سیاهچاله در حال چرخش را کشف کردند
این سیاهچاله های "بسیار پرجرم" می توانند تا یک میلیارد خورشید جرم داشته باشند. سیاهچاله در مرکز کهکشان راه شیری ما - به نام Sagittarius A *، که کشف آن برنده جایزه نوبل فیزیک در سال 2020 شد - نسبتا آرام است. اما این مورد برای همه سیاهچاله های کلان پرجرم صدق نمی کند.
اگر ماده ای مانند گاز، غبار یا ستارگان بیش از حد به سیاهچاله نزدیک شود، توسط نیروی گرانشی عظیم مکیده می شود. همانطور که به سمت سیاهچاله می افتد، گرم می شود و به طرز باورنکردنی روشن می شود.
نور تولید شده توسط این "سیاهچاله های درخشان" می تواند کل طیف الکترومغناطیسی را از اشعه ایکس گرفته تا امواج رادیویی را پوشش دهد. نام دیگر سیاهچاله های درخشان در مرکز کهکشان ها "هسته کهکشانی فعال" یا AGN است. آنها می توانند تریلیون ها بار بیشتر از خورشید بدرخشند و حتی گاهی اوقات می توانند تمام ستاره های کهکشان خود را تحت الشعاع قرار دهند.
درخشان ترین سیاهچاله ها
برخی از AGN ها به زور ماده را از طریق جتی که میلیون ها کیلومتر در فضا می پیماید و با تلسکوپ های رادیویی قابل مشاهده است به بیرون پرتاب می کنند. برخی دیگر در مرکز کهکشان "بادهایی" تولید می کنند که می توانند هر گاز (سوخت مورد نیاز برای تشکیل ستارگان) را به بیرون از کهکشان برانند.
با وجود چنین نیروهای مخربی در وسط کهکشان، اخترشناسان متقاعد شده‌اند که این باید تأثیر بزرگی بر خود کهکشان بگذارد. ما می دانیم که اکثر کهکشان ها به آرامی فرآیند تشکیل ستاره خود را متوقف می کنند و AGN ممکن است یکی از مقصران آن باشد.
بنابراین، AGN نه تنها می تواند به ما در درک بهتر سیاهچاله های گریزان کمک کند، بلکه مطالعه آنها در مورد خود کهکشان ها نیز به ما می آموزد.
یافتن سیاهچاله های روشن
بسته به میزان "خوردن" سیاهچاله، در کدام کهکشان و از زاویه ای که می توانیم آن را ببینیم، AGN می تواند بسیار متفاوت از یکدیگر به نظر برسد. حتی زمانی که به همان کهکشان نگاه می‌کند، یک ستاره‌شناس با تلسکوپ پرتو ایکس می‌تواند درخشش آن را ببیند و یک AGN را تشخیص دهد، در حالی که ستاره‌شناس دیگری که از تلسکوپ رادیویی استفاده می‌کند ممکن است چیزی نبیند اگر AGN جت‌های قابل مشاهده در طیف رادیویی تولید نکند.
تصور می شد که همه آنها اجرام متفاوتی باشند، اما ستاره شناسان با نگاه کردن به اجرام مشابه با تلسکوپ های مختلف متوجه شدند که شباهت های زیادی دارند و به مزایای استفاده بیشتر از طیف الکترومغناطیسی برای یافتن آنها پی بردند.
روشنایی نسبی یک کهکشان در قسمت های مختلف طیف الکترومغناطیسی را «توزیع انرژی طیفی» می گویند. این می تواند برای اندازه گیری تعداد ستاره ها در یک کهکشان، سن آنها، از چه چیزی ساخته شده اند و چه مقدار غبار جلوی نور را می گیرد استفاده شود.
در مطالعه ما که امروز در اعلامیه‌های ماهانه انجمن سلطنتی نجوم منتشر شد، نشان دادیم که این تکنیک می‌تواند برای تشخیص AGN نیز استفاده شود. این بدان معناست که ما اکنون می‌توانیم نه تنها ویژگی‌ها و تاریخچه ستاره‌های کهکشان، بلکه روشنایی سیاهچاله مرکزی آن را نیز اندازه‌گیری کنیم.
انجام آن آسان نیست. تفاوت بین نور ستاره و نور AGN بسیار خوب است، بنابراین ممکن است ستارگان جوان را با یک سیاهچاله درخشان اشتباه بگیرید و بالعکس.
اینجا در استرالیا، ستاره شناسان از تلسکوپ های استرالیایی برای تهیه نقشه های سه بعدی از کهکشان ها در قسمت های خاصی از آسمان استفاده می کنند. این نقشه‌ها به ما اجازه می‌دهند تا صدها هزار کهکشان را در 11 میلیارد سال تاریخ برای یک AGN جستجو کنیم.
با استفاده از روش جدید خود برای 700000 کهکشان، ما بیش از 75000 AGN را شناسایی و تعیین کرده ایم تا بفهمیم چگونه تعداد آنها در طول زمان تکامل یافته و چگونه بر کهکشان های میزبان خود تأثیر گذاشته اند. ستاره شناسان بر این باورند که تعداد AGN ها در کیهان به میزان تشکیل ستاره ای که می دانیم تقریباً ده برابر بیشتر از 10 میلیارد سال پیش بوده است، مرتبط است. اما تا زمانی که مطمئن نباشیم که تمام AGN ها را در فضا-زمان در نمونه های کهکشانی خود شناسایی کرده ایم، مطمئناً نمی دانیم.
در حال حاضر، جامعه نجومی هنوز با شور و حرارت در مورد ماهیت سیاهچاله های فعال بحث می کنند. اگرچه ما هنوز به سؤالات مورد نیاز برای آرام کردن بحث پاسخ نداده‌ایم، اما اکنون یک قدم به تشخیص مطمئن این اجرام شگفت‌انگیز در کهکشان‌ها نزدیک‌تر شده‌ایم. و این گام مهمی برای روشن کردن راز سیاهچاله ها است.
این مقاله توسط The Conversation با مجوز Creative Commons بازنشر شده است. مقاله اصلی را بخوانید.