شگفتی کیهانی: ستاره‌شناسان برای اولین بار بیدارشدن یک سیاه‌چاله را مشاهده کردند

محققان از سال ۲۰۱۹ شاهد یک سیاه‌چاله غول‌پیکر هستند که از خواب آرام خود بیدار شده و نظریه‌های موجود درباره تحولات سیاه‌چاله‌ها را به چالش کشیده است.

سیاه‌چاله‌ها به عنوان مفاهیم ترسناک در دنیای فیزیک و فضا-زمان شناخته می‌شوند، اما این موجودات مرموز همیشه در حال بلعیدن ماده نیستند. اگرچه سیاه‌چاله‌ها به خاطر توانایی‌شان در جذب هر چیزی که به دام گرانشی آن‌ها بیفتد معروف‌اند، همیشه به عنوان تخریب‌کننده عمل نمی‌کنند. در واقع، این اجرام کیهانی معمولاً دوره‌های طولانی از خواب عمیق را تجربه می‌کنند و ستاره‌شناسان تا کنون شاهد بیداری یک سیاه‌چاله در زمان واقعی نبوده‌اند؛ البته تا به امروز.

به گزارش پاپیولارساینس، در سال‌های اخیر محققان به مطالعه یک سیاه‌چاله که حدود ۳۰۰ میلیون سال نوری از زمین فاصله دارد، پرداخته‌اند. یافته‌های آن‌ها نظریه‌های موجود درباره چرخه‌های حیات سیاه‌چاله‌ها را به چالش کشیده است.

برای دهه‌ها، سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرمی که در مرکز کهکشان SDSS1335+0728 در صورت فلکی «سنبله» (دوشیزه) قرار داشته است، فعالیت خاصی نشان نمی‌داد. اما از اواخر سال ۲۰۱۹، ستاره‌شناسان متوجه فوران ناگهانی این سیاه‌چاله شدند. بنابراین مرکز این کهکشان با نام مستعار «آنسکی»، دوباره به عنوان هسته کهکشانی فعال طبقه‌بندی شد و دانشمندان برای بررسی این رویداد غیرمنتظره، از تلسکوپ‌های ناسا و آژانس فضایی اروپا (ESA) استفاده کردند.

«پاولا سانچز سائز»، محقق رصدخانه جنوبی اروپا در آلمان و سرپرست تیم اولیه‌ای که به مطالعه آنسکی پرداخته بود، گفت: «زمانی که برای اولین بار مشاهده کردیم آنسکی در تصاویر نوری روشن می‌شود، به سرعت اقدام به انجام مشاهدات رصدی با استفاده از تلسکوپ فضایی اشعه ایکس «سوئیفت» کردیم و همچنین داده‌های آرشیوی تلسکوپ اشعه ایکس «ای‌روزیتا» را بررسی نمودیم. اما در آن زمان هیچ نشانه‌ای از انتشار پرتو ایکس پیدا نکردیم.»

انفجارهای اشعه ایکس آنسکی، از فوریه ۲۰۲۴ آغاز شد؛ زمانی که «لورنزا هرناندز-گارسیا» از دانشگاه والپارایسو در شیلی شروع به شناسایی انفجارهای منظم‌تری از پرتو ایکس در آنسکی کرد. این رویدادهای نادر به ستاره‌شناسان امکان داد تا بار دیگر ابزارهای خود مانند تلسکوپ فضایی «ایکس‌ام‌ام نیوتن»، تلسکوپ‌های «چاندرا»، «نایسر» و سوئیفت را به سمت آنسکی نشانه بگیرند. هرناندز-گارسیا و همکارانش متوجه شدند که سیاه‌چاله پدیده‌ای به نام «فوران شبه‌دوره‌ای» (QPE) را نشان می‌دهد.

هرناندز-گارسیا گفت: «فوران‌های شبه‌دوره‌ای رویدادهای کوتاه‌مدت و پرشوری هستند و این نخستین باری است که چنین پدیده‌ای را در سیاه‌چاله‌ای مشاهده می‌کنیم که به نظر می‌رسد در حال بیدارشدن است.»

تلسکوپ ایکس‌ام‌ام نیوتن نقش حیاتی در بررسی رفتار آنسکی ایفا کرده؛ زیرا تنها تلسکوپی محسوب می‌شود که از حساسیت کافی برای ثبت نور پس‌زمینه‌ی ضعیف اشعه ایکس در میان انفجارهای اشعه ایکس قوی‌تر سیاه‌چاله برخوردار است. با مقایسه دو مرحله مختلف، ستاره‌شناسان توانسته‌اند مقدار انرژی آزادشده توسط آنسکی را در دوره‌های فعال‌تر آن محاسبه کنند.

در حالی که سیاه‌چاله‌ها به طور حتم هر چیزی را که به دام می‌اندازند، نابود می‌کنند، اجسام هنگام نزدیک‌شدن به این غول‌ها رفتار متفاوتی از خود نشان می‌دهند. به عنوان مثال، یک ستاره معمولاً به یک دیسک داغ و روشن که به آن «قرص برافزایشی» می‌گویند، تبدیل می‌شود. بیشتر ستاره‌شناسان بر این باورند که وقتی سیاه‌چاله‌ها به جسمی نسبتاً کوچک مانند ستاره یا حتی سیاه‌چاله‌ی کوچک‌تر با قرص برافزایشی برخورد می‌کند، فوران شبه‌دوره‌ای تولید می‌کنند. اما در مورد آنسکی، هیچ نشانه‌ای وجود ندارد که آن را به مرگ یک ستاره مرتبط کند.

«جوهین چاکرابورتی»، دانشجوی دکتری MIT و یکی از نویسندگان مطالعه، گفت: «انفجارهای اشعه ایکس آنسکی ده برابر طولانی‌تر و درخشان‌تر از آن چیزی است که از یک فوران شبه‌دوره‌ای معمولی مشاهده کرده‌ایم. هر یک از این فوران‌ها صد برابر بیشتر از آنچه که در جاهای دیگر دیده‌ایم، انرژی آزاد می‌کنند. فوران‌های آنسکی همچنین طولانی‌ترین تناوب مشاهده‌شده تاکنون، با حدود ۴٫۵ روز را نشان می‌دهند.»

نور و انرژی که از آنسکی ساطع می‌شود، به راحتی قابل توضیح نیست

اکنون ستاره‌شناسان باید به دنبال توضیحات جدیدی برای رفتار غیرمعمول آنسکی باشند. یکی از نظریه‌ها پیشنهاد می‌کند که قرص برافزایشی ممکن است ناشی از گاز کهکشانی نزدیک باشد که توسط سیاه‌چاله کشیده شده است، نه برخورد یک ستاره. اگر این فرضیه درست باشد، آنگاه اشعه‌های ایکس ممکن است از شوک‌هایی پرانرژی ناشی شده باشند که دراثر عبور مکرر یک جرم کیهانی کوچک از درون دیسک گازوغبار و برهم‌زدن مواد مداری ایجاد می‌شوند.

در حال حاضر، ستاره‌شناسان مدل‌های بیشتری از فوران شبه‌دوره‌ای دارند تا داده‌های مربوط به رویدادهای واقعی. اما با بیدارشدن آنسکی، این وضعیت ممکن است به زودی تغییر کند. هرناندز-گارسیا گفت: «ما هنوز نمی‌دانیم چه چیزی باعث این پدیده‌ها می‌شود. بررسی آنسکی به ما کمک خواهد کرد تا درک بهتری از سیاه‌چاله‌ها و نحوه تکامل آن‌ها پیدا کنیم.»