خبر های ویژه
16 آذر 1403
برخی از سیاه‌چاله‌ها در مرکز کهکشان‌ها یک دوست دارند - اما تشخیص این جفت‌های دوتایی کار آسانی نیست.
مارکو آژلو استاد فیزیک و نجوم، جاناتان زراک استادیار فیزیک دانشگاه کلمسون
هر کهکشانی دارای یک سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز خود است، درست مانند هر تخم مرغی که یک زرده دارد. اما گاهی اوقات مرغ ها با دو زرده تخم می گذارند. به روشی مشابه، اخترفیزیکدانان که سیاهچالههای کلان پرجرم را مطالعه می‌کنند، انتظار دارند سیستم‌های دوتایی - دو سیاهچاله کلان پرجرم که به دور یکدیگر می‌چرخند - در قلب برخی کهکشان‌ها بیابند. سیاهچاله ها مناطقی از فضا هستند که گرانش آنقدر قوی است که حتی نور نیز نمی تواند از مجاورت آنها فرار کند. آنها زمانی تشکیل می شوند که هسته یک ستاره عظیم بر روی خود فرو می ریزد و به عنوان جاروبرقی کیهانی عمل می کنند. جرم سیاهچاله های پرجرم یک میلیون برابر خورشید ما یا بزرگتر است. دانشمندانی مانند ما آنها را مطالعه می کنند تا بفهمند گرانش چگونه کار می کند و کهکشان ها چگونه شکل می گیرند. فهمیدن اینکه یک کهکشان دارای یک یا دو سیاهچاله در مرکز خود است به آسانی شکستن یک تخم مرغ و بررسی زرده آن نیست. اما اندازه‌گیری تعداد دفعات تشکیل این سیاهچالههای دوتایی ابرپرجرم می‌تواند به محققان کمک کند تا بفهمند هنگام ادغام کهکشان‌ها چه اتفاقی می‌افتد. در یک مطالعه جدید، داده‌های نجومی تاریخی با قدمت بیش از صد سال را بررسی شد. انها به دنبال نور ساطع شده از یک کهکشان بودند که نشانه هایی از وجود یک سیستم سیاهچاله دوتایی ابرپرجرم را نشان می داد.ند
تبریز امروز:
هر کهکشانی دارای یک سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز خود است، درست مانند هر تخم مرغی که یک زرده دارد. اما گاهی اوقات مرغ ها با دو زرده تخم می گذارند. به روشی مشابه، اخترفیزیکدانان که سیاهچالههای کلان پرجرم را مطالعه می‌کنند، انتظار دارند سیستم‌های دوتایی - دو سیاهچاله کلان پرجرم که به دور یکدیگر می‌چرخند - در قلب برخی کهکشان‌ها بیابند.
سیاهچاله ها مناطقی از فضا هستند که گرانش آنقدر قوی است که حتی نور نیز نمی تواند از مجاورت آنها فرار کند. آنها زمانی تشکیل می شوند که هسته یک ستاره عظیم بر روی خود فرو می ریزد و به عنوان جاروبرقی کیهانی عمل می کنند. جرم سیاهچاله های پرجرم یک میلیون برابر خورشید ما یا بزرگتر است. دانشمندانی مانند ما آنها را مطالعه می کنند تا بفهمند گرانش چگونه کار می کند و کهکشان ها چگونه شکل می گیرند.
فهمیدن اینکه یک کهکشان دارای یک یا دو سیاهچاله در مرکز خود است به آسانی شکستن یک تخم مرغ و بررسی زرده آن نیست. اما اندازه‌گیری تعداد دفعات تشکیل این سیاهچالههای دوتایی ابرپرجرم می‌تواند به محققان کمک کند تا بفهمند هنگام ادغام کهکشان‌ها چه اتفاقی می‌افتد.
در یک مطالعه جدید، داده‌های نجومی تاریخی با قدمت بیش از صد سال را بررسی شد. انها به دنبال نور ساطع شده از یک کهکشان بودند که نشانه هایی از وجود یک سیستم سیاهچاله دوتایی ابرپرجرم را نشان می داد.ند
برخوردهای کهکشانی و امواج گرانشی
قدمت کهکشان هایی مانند کهکشان راه شیری به اندازه جهان هستی است. گاهی اوقات، آنها با کهکشان های دیگر برخورد می کنند، که می تواند منجر به ادغام کهکشان ها و تشکیل یک کهکشان بزرگتر و پرجرم شود.
دو سیاهچاله در مرکز دو کهکشان ادغام شده ممکن است، زمانی که به اندازه کافی نزدیک شوند، یک جفت محدود شده توسط گرانش را تشکیل دهند. این جفت ممکن است تا صدها میلیون سال زنده بمانند تا اینکه در نهایت دو سیاهچاله در یکی شوند.
سیاهچاله های پرجرم که به دور یکدیگر می چرخند می توانند امواج گرانشی ساطع کنند.
سیاهچاله های دوتایی انرژی را به شکل امواج گرانشی آزاد می کنند – امواجی در فضا-زمان که رصدخانه های تخصصی می توانند آن را تشخیص دهند. بر اساس نظریه نسبیت عام انیشتین، این امواج با سرعت نور حرکت می‌کنند و باعث می‌شوند خود فضا در اطراف آنها کشیده و فشرده شود، چیزی شبیه به یک موج.
آرایه های زمان بندی تپ اختر از تپ اخترها استفاده می کنند که هسته های متراکم و درخشان ستارگان فروپاشیده هستند. تپ اخترها خیلی سریع می چرخند. محققان می توانند برای تشخیص امواج گرانشی به دنبال شکاف ها و ناهنجاری هایی در الگوی امواج رادیویی ساطع شده از این تپ اخترهای در حال چرخش باشند.
در حالی که آرایه های زمان بندی تپ اختر می توانند سیگنال موج گرانشی جمعی را از مجموعه دوتایی ها در 9 میلیارد سال گذشته شناسایی کنند، اما هنوز به اندازه کافی حساس نیستند که سیگنال موج گرانشی را از یک سیستم دوتایی منفرد در یک کهکشان تشخیص دهند. و حتی قوی‌ترین تلسکوپ‌ها نمی‌توانند مستقیماً از این سیاهچالههای دوتایی تصویربرداری کنند. بنابراین، اخترشناسان باید از روش‌های غیرمستقیم هوشمندانه استفاده کنند تا بفهمند که آیا یک کهکشان دارای یک سیاهچاله دوتایی در مرکز خود است یا خیر.
جستجو برای نشانه های سیاهچاله های دوتایی
یک نوع روش غیرمستقیم شامل جستجوی سیگنال های دوره ای از مراکز کهکشان های فعال است. اینها کهکشان هایی هستند که به طور قابل توجهی بیشتر از آنچه ستاره شناسان ممکن است از مقدار ستارگان، گاز و غبار موجود در آنها انتظار داشته باشند، انرژی ساطع می کنند.
این کهکشان ها از هسته یا مرکز خود - که هسته فعال کهکشانی نامیده می شود - انرژی ساطع می کنند. در فرآیندی به نام برافزایش، سیاهچاله در هر کهکشان فعال از گرانش برای کشیدن گاز مجاور به داخل استفاده می‌کند. گاز با نزدیک شدن به افق رویداد سیاهچاله سرعت بیشتری می گیرد - مانند اینکه چگونه آب اطراف یک گرداب با سرعت مارپیچی به سمت داخل حرکت می کند.
با گرم شدن گاز، در نور نوری، فرابنفش و اشعه ایکس به شدت می درخشد. هسته‌های فعال کهکشانی از درخشان‌ترین اجرام در جهان هستند.
برخی از هسته‌های فعال کهکشانی می‌توانند جت‌هایی را پرتاب کنند که پرتوهای ذره‌ای هستند که نزدیک به سرعت نور شتاب می‌گیرند. هنگامی که این جت ها با خطوط دید رصدخانه های ما در یک راستا قرار می گیرند، بسیار درخشان به نظر می رسند. آنها مانند فانوس های دریایی کیهانی هستند.
برخی از هسته‌های فعال کهکشانی دارای سیگنال‌های نور دوره‌ای هستند که روشن می‌شوند، محو می‌شوند و دوباره روشن می‌شوند. این سیگنال منحصربه‌فرد می‌تواند از حرکت چرخه‌ای دو سیاهچاله کلان پرجرم در داخل باشد، و به ستاره‌شناسان پیشنهاد می‌کند که به دنبال یک سیستم سیاهچاله دوتایی در آن کهکشان بگردند.
در جستجوی یک سیستم سیاهچاله دوتایی
تیم ما یکی از هسته‌های فعال کهکشانی به نام PG 1553+153 را مطالعه کرد.
نور این جسم تقریباً هر 2.2 سال روشن‌تر و کم‌تر می‌شود.
این تغییرات دوره ای نشان می دهد که PG 1553+153 دارای یک سیاهچاله دوتایی بسیار پرجرم است. اما یک باینری تنها توضیح برای این تنوع نیست. پدیده‌های دیگری مانند فوران‌های لرزان یا تغییرات در جریان مواد در اطراف سیاهچاله نیز می‌توانند این الگو را بدون حضور یک سیاهچاله دوتایی توضیح دهند، بنابراین باید آنها را رد می‌کردیم.
برای درک اینکه آیا الگوهای گسیل نور سیستم PG 1553+153 از یک سیاهچاله دوتایی آمده است یا خیر، ما شبیه سازی کردیم که چگونه سیاهچاله های دوتایی ابرپرجرم گاز را جمع آوری می کنند. مدل‌های ما پیشنهاد کردند که گاهی اوقات، وقتی سیاه‌چاله‌ها گاز را وارد می‌کنند، توده‌های متراکم گاز در اطراف بیرون سوراخ جمع می‌شوند.
ما محاسبه کردیم که مدت زمان لازم برای چرخش این توده ها به دور دو سیاهچاله باید 5 تا 10 برابر بیشتر از زمانی باشد که دو سیاهچاله به دور یکدیگر می چرخند.
بنابراین، ما در نهایت یک پیش‌بینی واضح داشتیم که می‌توانستیم آن را آزمایش کنیم. اگر یک سیستم سیاهچاله دوتایی باعث ایجاد تغییرات دوره ای 2.2 ساله در PG 1553+153 شود، در آن صورت باید بتوانیم الگوی طولانی تری از تغییرات را نیز ببینیم، تقریباً هر 10 تا 20 سال، زمانی که توده های گاز دور سیاهچاله ها می چرخند. .
اما برای اینکه ببینیم آیا این واقعاً یک الگو است یا خیر، باید تکرار آن را برای چهار تا پنج دوره تماشا کنیم. برای PG 1553+153، 40 تا 100 سال خواهد بود.
کهکشانی که شبیه یک قیف تاریک در پس زمینه سفید است.
ستاره شناسان صدها سال است که آسمان را رصد کرده اند. اما عصر نجوم دیجیتال، که در آن تصاویر نجومی بر روی رایانه‌ها ضبط می‌شوند و در پایگاه‌های داده ذخیره می‌شوند، بسیار جدید است - فقط از سال 2000 یا بیشتر.
قبل از آن، از حدود سال 1850، اخترشناسان تصاویری از آسمان را روی صفحات عکاسی ثبت کردند. اینها قطعات صاف شیشه ای هستند که با یک لایه شیمیایی حساس به نور پوشیده شده اند که به طور سنتی در عکاسی استفاده می شود. بسیاری از رصدخانه ها در سراسر جهان تصاویر عکاسی از آسمان شب دارند که قدمت آن به بیش از صد سال پیش باز می گردد. قبل از آن، اخترشناسان در دفترچه‌های خود ترسیم می‌کردند که آسمان چه شکلی است.
پروژه هایی مانند DASCH، دسترسی دیجیتال به یک قرن آسمان در هاروارد، دیجیتالی کردن صفحات عکاسی را از چند رصدخانه آغاز کرده اند تا آنها را برای دانشمندان و غیر دانشمندان به طور یکسان در دسترس قرار دهند.
تیم ما دریافت که پایگاه داده DASCH داده‌هایی را در مورد PG 1553+153 ارائه می‌کند که قدمت آن به سال 1900 بازمی‌گردد - بیش از 120 سال. ما از این مجموعه داده استفاده کردیم تا ببینیم آیا می‌توانیم الگوی تکراری هر 10 تا 20 سال را ببینیم.
با کمال تعجب، یک الگوی 20 ساله پیدا کردیم که شواهد بیشتری به نظریه ما اضافه می کند که یک سیستم دوتایی در هسته PG 1553+153 وجود دارد. تشخیص این الگوی دوم همچنین به ما کمک کرد تا بفهمیم که جرم دو سیاهچاله کلان پرجرم به نسبت 2.5:1 است - که یکی دو و نیم برابر دیگری بزرگتر است - و مدار آنها تقریباً دایره ای است.
در حالی که این داده های تاریخی ما را بیشتر مطمئن می کند که دو سیاهچاله کلان پرجرم در PG 1553+153 وجود دارد، هنوز نمی توانیم با اطمینان بگوییم. تایید نهایی ممکن است نیاز به صبر داشته باشد تا آرایه های زمان بندی تپ اختری به اندازه کافی حساس شوند تا امواج گرانشی حاصل از PG 1553+153 را تشخیص دهند.
ارتباط با تبریز امروز
اخبار ، گزارشات ، عکسها و فیلم های خود را برای ما ارسال دارید . برای ارسال میتوانید از طریق آدرس تلگرامی یا ایمیل استفاده کنید.
اشتراک در خبرنامه
برای اطلاع از آخرین خبرهای تبریز امروز در کانال تلگرام ما عضو شوید.
فرم تماس با تبریز امروز
کلیه حقوق این سایت متعلق به پایگاه خبری تبریز امروز بوده و استفاده از مطالب آن با ذکر منبع بلامانع
است.
طراحی وتولید
توسططراح وب سایت