مشاهده شکل هاله سیاه چاله برای نخستین بار: انقلابی در شناخت فیزیک کیهانی - مجله عکسفا

اما خورشید تنها پدیده ای نیست که دارای هاله است. بر اساس مدل های علمی، سیاه چاله ها نیز هاله ای خاص دارند که از گازهای فوق العاده داغ و یونیزه شده تشکیل شده. با این حال، مشاهده این هاله ها به علت درخشش شدید مواد در حال جذب به وسیله سیاه چاله ها (دیسک برافزایشی)، همیشه سخت بوده. حالا، برای اولین بار، دانشمندان پیروز به مشاهده مستقیم شکل هاله یک سیاه چاله شده اند.

مدل های نظری سیاه چاله: حلقه های گاز، دیسک های برافزایشی و هاله ها

سیاه چاله ها ساختارهای پیچیده ای هستند که در مرکز آنها جاذبه ای بسیار قوی وجود دارد. مدل های فعلی نشان می دهند که این اجرام معمولاً به وسیله حلقه ای از گاز و غبار به نام توروس (Torus) احاطه شده اند. درون این توروس، یک دیسک برافزایشی (Accretion Disk) از مواد فوق العاده داغ وجود دارد که در اثر جاذبه به سمت سیاه چاله کشیده می شوند.

هاله سیاه چاله، لایه ای فوق العاده داغ از گاز یونیزه شده است که در نزدیک ترین فاصله از افق رویداد (Event Horizon) سیاه چاله قرار گرفته است. دمای این هاله، برخلاف خورشید، نه میلیون ها بلکه میلیاردها درجه است. با این حال، مشاهده مستقیم آن به علت درخشش شدید دیسک برافزایشی امکان پذیر نیست.

چگونه دانشمندان هاله سیاه چاله را مشاهده کردند؟

برای غلبه بر چالش مشاهده هاله سیاه چاله، دانشمندان از روشی مشابه مشاهده هاله خورشید در هنگام کسوف استفاده کردند. در بعضی سیاه چاله ها، حلقه گاز و غبار (توروس) به گونه ای قرار گرفته است که نور دیسک برافزایشی را مسدود می نماید. این سیاه چاله ها، که به سیاه چاله های مسدودشده (Obscured Black Holes) معروف اند، مانند خورشیدی هستند که به وسیله ماه گرفته شده است.

در این شرایط، اگرچه دیسک برافزایشی دیده نمی گردد، اما هاله سیاه چاله همچنان پرتوهای ایکس بسیار پرانرژی (High-Energy X-rays) فراوری می نماید. این پرتوها پس از برخورد با مواد در توروس بازتاب می شوند و به ما می رسند. با استفاده از داده های این پرتوها، دانشمندان توانستند هاله سیاه چاله را برای اولین بار مشاهده نمایند.

داده های کلیدی: ابزارها و اهداف تحقیق

در این پژوهش، تیمی از دانشمندان از داده های کاوشگر تصویربرداری قطبش سنجی پرتو ایکس (IPXE) ناسا استفاده کردند. آنها مشاهدات خود را روی دوازده سیاه چاله فعال متمرکز کردند که شامل موارد زیر بودند:

• Cygnus X-1 و Cygnus X-3 در کهکشان راه شیری
• LMC X-1 و LMC X-3 در ابر ماژلانی بزرگ (Large Magellanic Cloud)

پژوهشگران پیروز به شناسایی پرتوهای ایکس بازتاب شده از هاله این سیاه چاله ها شدند و توانستند با تحلیل این داده ها، تصویری از ساختار هاله ارائه دهند. برخلاف هاله خورشید که به شکل کروی است، هاله سیاه چاله به شکل دیسکی مسطح، مشابه دیسک برافزایشی، است.

نتایج کلیدی: تفاوت هاله سیاه چاله و خورشید

• ساختار دیسکی: برخلاف هاله خورشید که به صورت کروی اطراف آن را احاطه نموده، هاله سیاه چاله به شکل یک دیسک مسطح و نزدیک به دیسک برافزایشی است.
• دمای فوق العاده بالا: دمای هاله سیاه چاله میلیاردها درجه است، در حالی که دمای هاله خورشید تنها به میلیون ها درجه می رسد.
• نور پرتو ایکس: هاله سیاه چاله به علت دمای بالای خود، پرتوهای ایکس بسیار پرانرژی منتشر می نماید که می توانند اطلاعات ارزشمندی درباره ساختار آن فراهم نمایند.

اهمیت علمی این کشف

این تحقیق نه تنها برای اولین بار شکل هاله سیاه چاله را نشان داد، بلکه به درک بهتری از نحوه جذب مواد به وسیله سیاه چاله ها یاری کرد. این اطلاعات می تواند مدل های فعلی ما را درباره هسته های فعال کهکشانی (AGN) و نقش سیاه چاله ها در تکامل کهکشان ها بهبود بخشد.

مشاهدات تازه، ابزار قدرتمندی برای آنالیز نحوه فراوری انرژی در سیاه چاله ها فراهم می نماید. این موضوع بعلاوه می تواند به پرسش های عمیق تری درباره رفتار ماده در شرایط گرانش بسیار بالا پاسخ دهد.

گامی به سوی شناخت عمیق تر کیهان

مشاهده هاله سیاه چاله گامی بزرگ در دیرینه شناسی کیهانی است. این پژوهش به ما یادآوری می نماید که در کیهان، حتی ساختارهایی که به نظر غیرقابل مشاهده می آیند، می توانند با ابزار مناسب و تحلیل دقیق کشف شوند. این دستاورد، افق های تازهی برای مطالعه سیاه چاله ها و نقش آنها در کیهان باز نموده است.

منبع

universetodayمنبع: یک پزشک