نمای جدید سیاهچاله عظیم در قلب کهکشان راه شیری به ویژگی پنهان هیجان انگیز اشاره می کند (عکس)
ستاره شناسان اولین نما از نور قطبی شده و میدان های مغناطیسی اطراف کمان A* (Sgr A*)، سیاهچاله بسیار پرجرم در قلب کهکشان راه شیری را ثبت کرده اند.
مشاهده تاریخی انجام شده با تلسکوپ افق رویداد (EHT) نشان داد که میدان‌های مغناطیسی منظم شباهت‌هایی با میدان‌های مغناطیسی اطراف این ابر جرم دارند سیاه چاله در قلب کهکشان M87. با توجه به اینکه جرم Sgr A* تقریباً 4.3 میلیون برابر خورشید است، شگفت‌آور است، اما M87* بسیار هیولایی‌تر است و جرمی معادل حدود 6.5 میلیارد خورشید دارد.
نظارت جدید EHT از Sgr A*بنابراین نشان می دهد که میدان های مغناطیسی قوی و سازمان یافته ممکن است در همه سیاهچاله ها مشترک باشد. علاوه بر این، از آنجایی که میدان‌های مغناطیسی M87* جریان‌های خروجی قوی یا «جت‌ها» را القا می‌کنند، نتایج نشان می‌دهد که Sgr A* ممکن است جت پنهان و ضعیف خود را داشته باشد.
متصل: تلسکوپ فضایی جیمز وب سیاهچاله بسیار پرجرم “بسیار قرمز” را در حال رشد در جهان اولیه کشف کرد.
سارا ایسون، یکی از مدیران تحقیقات و پژوهش ناسا: “این تصویر جدید از سیاهچاله در مرکز راه شیری ما، Sgr A*، به ما می گوید که میدان های مغناطیسی قوی، پیچ خورده و منظم در نزدیکی سیاهچاله وجود دارد.” برنامه یکی از همکاران اینشتین هابل در مرکز اخترفیزیک (CfI) در هاروارد و اسمیتسونیان به Space.com گفت: “برای مدتی ما معتقد بودیم که میدان های مغناطیسی نقش کلیدی در نحوه تغذیه سیاهچاله ها و پرتاب ماده در جت های قدرتمند ایفا می کنند.
این تصویر جدید، همراه با ساختار قطبی بسیار مشابهی که در سیاهچاله بسیار بزرگتر و قدرتمندتر M87* مشاهده می شود، نشان می دهد که میدان های مغناطیسی قوی و منظم برای چگونگی برهمکنش سیاهچاله ها با گاز و ماده اطرافشان بسیار مهم است.
مقایسه مغناطیس دو سیاهچاله بسیار پرجرم
EHT متشکل از تلسکوپ های بسیاری در سراسر جهان است، از جمله آرایه میلی متری/زیر میلی متری بزرگ آتاکاما (ALMA)که گرد هم می آیند و تلسکوپی به اندازه زمین می سازند که در تاریخ علمی ناشناخته نیست.
در سال 2017، EHT اولین تصویر از یک سیاهچاله و محیط آن را گرفت. تصاویر M87* در فاصله 53.5 میلیون سال نوری از زمین قرار دارد. دو سال پس از فاش شدن این تصویر برای عموم در سال 2019، همکاری EHT اولین نگاه به نور قطبی شده در اطراف سیاهچاله، M87*یک بار دیگر
قطبش زمانی اتفاق می افتد که امواج نور در یک زاویه خاص هدایت شوند. میدان های مغناطیسی ایجاد شده توسط پلاسما که در اطراف سیاهچاله ها فرو می ریزند، نور را با زاویه 90 درجه نسبت به خود قطبی می کنند. این بدان معناست که مشاهده قطبش در اطراف M87* به دانشمندان این امکان را داده است که برای اولین بار میدان های مغناطیسی اطراف یک سیاهچاله را ببینند.
به دنبال آن در سال 2022 فاش شد که EHT همچنین یک سیاهچاله بسیار پرجرم را بسیار نزدیکتر به تصویر کشیده است. زمین فقط 27000 سال نوری از ما فاصله دارد، Sgr A*، سیاه چاله ای که کهکشان راه شیری در اطراف آن مجسمه سازی شده است.
اکنون EHT سرانجام تصویری از نور قطبی شده و در نتیجه میدان های مغناطیسی اطراف این سیاهچاله عظیم را در اختیار دانشمندان قرار داده است.
ایسون گفت: «نور قطبی شده چیزی است که به ما در مورد میدان‌های مغناطیسی، خواص گاز و مکانیسم‌هایی که هنگام روشن شدن یک سیاهچاله اتفاق می‌افتد، می‌آموزد. “با توجه به چالش های اضافی تصویربرداری Sgr A*، صراحتاً به اندازه کافی شگفت آور است که ما در وهله اول توانستیم یک تصویر قطبی به دست آوریم!”
این چالش‌ها با وجود اینکه Sgr A* به زمین نزدیکتر است، به وجود آمد، زیرا اندازه کوچک‌تر سیاهچاله کلان راه شیری به این معنی است که موادی که به دور آن می‌چرخند. سرعت های نور تصویر کردن آن سخت است M87* بسیار بزرگتر است، به این معنی که ماده، در حالی که با سرعت کم و بیش یکسانی حرکت می کند، تکمیل یک حلقه بسیار بیشتر طول می کشد و تصویربرداری از EHT را آسان تر می کند.
غلبه بر این مشکلات به این معنی است که اکنون می توان بین دو سیاهچاله در انتهای مخالف طیف سیاهچاله بسیار پرجرم، یک میلیارد برابر جرم خورشید و یک میلیون برابر جرم ستاره ما، مقایسه کرد. نتیجه اولیه این است که این میدان های مغناطیسی به طور قابل توجهی شبیه به یکدیگر هستند.
این شباهت به خصوص شگفت‌انگیز بود زیرا M87* و Sgr A* بسیار متفاوت هستند سیاه چاله هااسائون گفت. M87* یک سیاهچاله بسیار خاص است: جرم آن 6 میلیارد خورشید است، در یک کهکشان بیضی شکل غول پیکر زندگی می کند و یک جت قدرتمند پلاسما را که در تمام طول موج ها قابل مشاهده است به بیرون پرتاب می کند.
از سوی دیگر، Sgr A* بسیار رایج است: دارای 4 میلیون جرم خورشیدی است، در کهکشان مارپیچی راه شیری ما زندگی می کند و به نظر می رسد که اصلاً جت ندارد.
ایسان توضیح داد که تنها با نگاه کردن به بخشی از نور که قطبی شده است، تیم انتظار داشت که در مورد خواص مختلف میدان های مغناطیسی M87* و Sgr A* بیاموزند.
ایسان افزود: “شاید یکی منظم تر و قوی تر باشد و دیگری بی نظم تر و ضعیف تر.” با این حال، از آنجایی که دوباره شبیه به هم به نظر می رسند، اکنون کاملاً واضح است که این دو کلاس مختلف از سیاهچاله ها دارای هندسه میدان مغناطیسی بسیار مشابهی هستند!
نتایج نشان می‌دهد که مطالعه عمیق‌تر Sgr A* ممکن است ویژگی‌های کشف‌نشده قبلی را نشان دهد.
آیا سیاهچاله بسیار پرجرم کهکشان راه شیری یک جت پنهان شلیک می کند؟
قطبی شدن نور و میدان های مغناطیسی تمیز و قوی Sgr A* و این واقعیت که شباهت زیادی به M87* دارند، ممکن است به این معنی باشد که سیاهچاله مرکزی ما تاکنون از ما پنهان بوده است.
ایساون توضیح داد: “ما انتظار داریم که میدان های مغناطیسی قوی و منظم به طور مستقیم با پرتاب جت مرتبط باشد، همانطور که برای M87* مشاهده کردیم.” از آنجایی که Sgr A*، بدون جت مشاهده شده، هندسه بسیار مشابهی به نظر می‌رسد، شاید Sgr A* نیز یک جت در انتظار مشاهده داشته باشد که بسیار هیجان‌انگیز خواهد بود!
ستاره شناسان از ندیدن یک جت از Sgr A* خیلی شگفت زده نشدند. به این دلیل است M87* توسط گاز و گرد و غبار بسیار احاطه شده است که هر سال معادل دو یا سه خورشید می خورد. این بدان معناست که مواد زیادی برای میدان های مغناطیسی آن به سمت قطب های آن حرکت می کند و به صورت فواره منفجر می شود.
Sgr A*، از طرف دیگر، آنقدر ماده کم مصرف می کند که معادل a است یک نفر در هر میلیون سال یک دانه برنج می خورد. این مشاهدات حاکی از آن است که سیاهچاله کلان پرجرم ما در رژیم غذایی ممکن است هنوز یک جت داشته باشد. فقط دیدن آن سخت است
شواهد زیادی مبنی بر خروجی های احتمالی و حتی جت هایی که توسط سیاهچاله در گذشته کار می کردند وجود دارد، اما یک جت در Sgr A* به دلیل شرایط سخت محیطی هرگز تصویربرداری نشده است. مرکز کهکشانیگفت ایسان. “پیدا کردن یک جت افشاگری بزرگ در مورد سیاهچاله ما و پیوندی به تاریخچه آن در ما خواهد بود.” راه شیری“
او اضافه کرد که فرآیندی که این جت ها را شلیک می کند، پرانرژی ترین مکانیسم در کل جهان است که به طور چشمگیری بر قلب کهکشان ها تأثیر می گذارد، مانند حذف گاز و غبار مورد نیاز برای تولد ستاره ها و تأثیرگذاری بر نحوه رشد و تکامل کهکشان ها. این بدان معنی است که تشخیص یک جت از Sgr A* بر درک ما از چگونگی تأثیر می گذارد کهکشان راه شیری تکامل یافت تا شکل بگیرد ستاره شناسان امروز رصد می کنند.
ایسان ادامه داد: “این بسیار شگفت انگیز است که چنین آسیب در مقیاس بزرگی می تواند توسط چنین هسته کوچکی در یک کهکشان ایجاد شود، و همه چیز از لبه سیاهچاله مرکزی، جایی که این میدان های مغناطیسی حرکت می کنند، شروع می شود.”
ایسون گفت که با این دو تصویر قطبی شده از سیاهچاله های بسیار متفاوت، دانشمندان اکنون شواهد بسیار قوی دارند که میدان های مغناطیسی قوی در همه جا برای این تیتان های کیهانی وجود دارد.
او گفت: “مرحله بعدی شامل درک چگونگی ارتباط این هندسه با نحوه حرکت، تکامل و احتراق این سیستم ها است.”
EHT کمپین رصدی سال 2024 خود را در اوایل آوریل آغاز خواهد کرد، با این همکاری که امیدوار است با مشاهده آنها در فرکانس های مختلف نور، نماهای چند رنگی از سیاهچاله های آشنا مانند M87* و Sgr A* را به دست آورد.
“در طول دهه آینده، نسل بعدی تلاش EHT با هدف افزودن تلسکوپ های بیشتری برای پر کردن ما آینه مجازی به اندازه زمین Isaun اضافه کرد: “با این پسوندهای EHT، ما قادر خواهیم بود فیلم های قطبی شده از سیاهچاله ها بسازیم و به طور مستقیم دینامیک بین سیاهچاله M87* و جت آن را مشاهده کنیم.”
علاوه بر این، محقق CFI گفت که EHT در نهایت می تواند از فضا برای مشاهده سیاهچاله ها و دینامیک آنها کمک بگیرد. یکی از مأموریت‌های پیشنهادی که می‌تواند به این امر کمک کند، مفهوم مأموریت کاوشگر حفره سیاه (BHEX) است که یک تلسکوپ فضایی را به آرایه EHT مبتنی بر زمین اضافه می‌کند.
ایسان در پایان گفت: «به همان اندازه که سیاه‌چاله‌ها می‌چرخند، تصور می‌شود که چرخش آنها مستقیماً به این موضوع مرتبط است که چرا میدان‌های مغناطیسی نزدیک سیاهچاله به نظر می‌رسند و چگونه می‌توانند به جت شلیک کنند.» با BHEX، می‌توانیم حلقه فوتون تیز سیاه‌چاله‌ها را تصویر کنیم. این حلقه فوتون، ویژگی‌های فضازمان اطراف سیاهچاله، از جمله چرخش سیاهچاله را رمزگذاری می‌کند!»
تحقیقات تیم EHT در روز چهارشنبه (27 مارس) در منتشر شد نامه های مجله اخترفیزیک.
