گرم ترین نقطه جهان با دمای باورنکردنی

دانشمندان گرم‌ترین نقطه جهان را بعضی سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم می‌دانند؛ بااین‌حال، هنوز ابزار کافی برای تعیین دقیق دمای آن‌ها وجود ندارد.

با اینکه خورشید سوزان‌ترین جرم منظومه شمسی است، اما دمای آن در مقایسه با چندین جرم کیهانی دیگر بسیار پایین‌تر است. پس گرم‌ترین نقطه در کیهان کجاست؟

«دانیل پالمبو»، محقق فوق‌دکترا و عضو گروه تحقیقاتی Black Hole Initiative در دانشگاه هاروارد، معتقد است یک پاسخ خوب احتمالاً چیزی مثل یک سیاه‌چاله کلان‌جرم است؛ آن‌هم سیاه‌چاله کلان‌جرمی که با بلعیدن گاز، مدام به جرمش اضافه می‌شود. او می‌افزاید که سیاه‌چاله‌هایی که از جت‌های نسبیتی – یا همان پرتو‌های عظیمی از مواد که با سرعتی نزدیک به نور پیش می‌روند – میزبانی می‌کنند، بسیار داغ هستند.

پالمبو می‌گوید که تا به امروز داغ‌ترین مکان ثبت‌شده در کیهان، اختروش ۳C۲۷۳ شناسایی شده است؛ منطقه‌ای درخشان در اطراف یک سیاه‌چاله بسیار پرجرم که تقریباً ۲/۴ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد. طبق گفته رصدخانه گرین‌بانک در ویرجینیای غربی، دمای هسته در این منطقه حدود ۱۰ تریلیون کلوین (بیش از ۱۰ تریلیون درجه فارنهایت و سانتی‌گراد) است. بااین‌حال، پالمبو می‌گوید هنوز در تخمین دمای واقعی این نقطه دچار عدم قطعیت هستند.

سیاه‌چاله‌های پرجرم بسیار قدرتمند هستند و معمولاً در مرکز کهکشان‌ها قرار دارند. به عنوان مثال، *Sagittarius A سیاه‌چاله پرجرمی در مرکز کهکشان راه شیری است که جرمی میلیون‌ها برابر خورشید دارد. مانند هر سیاه‌چاله‌ای، اختروش *Sagittarius A کشش گرانشی بسیار قوی دارد که هیچ‌چیز، حتی نور، نمی‌تواند از چنگال آن فرار کند.

این سینک گرانشی از داخل منجمد است، اما حلقه‌ای از گاز که در اطراف آن می‌چرخد، بسیار داغ است. از آنجایی که مولکول‌ها با سرعت بالا به درون سیاه‌چاله مکیده می‌شوند، اصطکاک حاصل از برخورد بین آن‌ها می‌تواند دمایی به اندازه تریلیون درجه سانتی‌گراد ایجاد کند.

برای درک بهتر این موضوع، سطح خورشید را با ۱۰۰۰۰ درجه فارنهایت (۵۵۰۰ درجه سانتی‌گراد) در‌نظر بگیرید. پالمبو می‌گوید این دما تنها زمانی افزایش می‌یابد که میدان مغناطیسی شدید سیاه‌چاله مقداری از ماده مجاور را به جت‌های نسبیتی تبدیل کند.

هر جایی که رویدادی عظیم درحال وقوع است

از طرفی «کوشیک چاترجی»، یکی دیگر از اعضای Black Hole Initiative، در پاسخ به سؤال که داغ‌ترین نقطه جهان کجاست، احتمال می‌دهد که همه‌چیز بستگی به زمان پرسیدن این سؤال دارد. چاترجی موافق است که سیاه‌چاله‌ها می‌توانند داغ‌ترین نقاط جهان باشند، اما اعتقاد دارد که می‌توان داغ‌ترین مکان را هر جایی دانست که رویدادی عظیم درحال وقوع است.

هنگامی که دو جرم بزرگ آسمانی باهم برخورد می‌کنند، انفجار حاصل می‌تواند دمای بسیار بالایی ایجاد کند. برای مثال، طبق مطالعه‌ای که در سال ۲۰۱۹ در مجله Nature Physics منتشر شد، دو ستاره نوترونی – هسته‌های فروریخته ستارگان پرجرم – که با یکدیگر برخورد می‌کنند، می‌توانند دمایی معادل ۱/۵ تریلیون فارنهایت (۸۰۰ میلیارد سانتی‌گراد) ایجاد کنند. چاترجی می‌گوید برخورد سیاه‌چاله با یک ستاره نوترونی نیز می‌تواند دمای فوق‌العاده بالایی را تولید کند. البته این برخورد‌های کیهانی اغلب بسیار زودگذر هستند.

شناسایی داغ‌ترین نقطه جهان هنوز ممکن نیست

پالمبو عقیده دارد که شناسایی گرم‌ترین مکان در کیهان کار دشواری است؛ زیرا مطالعه دمای اجسام بسیار دور اصلاً آسان نیست. در‌نتیجه هنوز ابهامات زیادی در مورد دمای دقیق سیاه‌چاله‌ها وجود دارد.

درعوض دانشمندان می‌توانند انرژی ناشی از سیاه‌چاله‌های عظیم را که پرتو‌های درخشان نور، امواج رادیویی و اشعه ایکس ساطع می‌کنند، محاسبه کنند. آن‌ها می‌توانند برای تخمین‌زدن دما از مدل‌هایی استفاده کنند که طول‌موج تابش الکترومغناطیسی تولید‌شده توسط این منابع را تعیین می‌کنند.

«ریچارد کلی»، دانشمند ارشد مطالعات خورشیدی در ناسا می‌گوید دانشمندان اجازه می‌دهند نور از اجرام بسیار دور به تلسکوپ آن‌ها برسد. این نور به حسگری می‌رسد که می‌تواند انرژی یا طول‌موج تابش را اندازه‌گیری کند. دانشمندان طیفی را ایجاد می‌کنند و سپس با تجزیه‌وتحلیل آن طیف، دما را افزایش می‌دهند.

کلی می‌گوید یک رصدخانه اشعه ایکس در آینده به نام «مأموریت تصویربرداری و طیف‌سنجی اشعه ایکس» (XRISM) به دانشمندان کمک می‌کند تا گاز‌های با دمای بالا را در فضا با دقت بیشتری اندازه‌گیری کنند. با کشف ابزار‌های پیشرفته‌تر، دانشمندان ممکن است مناطقی را پیدا کنند که حتی گرم‌تر از اختروش ۳C۲۷۳ باشند.