تلفن‌سکوپ فضایی جیمز وب، سیاه‌چالهٔ غول‌پیکر کهکشانی راه شیری‌مان را می‌بیند که پرتو‌ای ساطع می‌کند

برای دستیابی به چنین حساسیت بالایی در باند مادون‌قرمز میانی، لازم است به فضا رفت؛ زیرا جو زمین در این طول‌موج مشاهدات زمینی را به‌شدت مخدوش می‌کند.

تلفن‌سکوپ فضایی جیمز وب، سیاه‌چالهٔ غول‌پیکر کهکشانی راه شیری‌مان را می‌بیند که پرتو‌ای ساطع می‌کند

تصویری از پرتو مادون‌قرمز میانی که در حال حرکت است همان‌طور که الکترون‌ها به دور میدان‌های مغناطیسی Sgr A* می‌چرخند (منبع تصویر: CfA/Mel Weiss)

ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) پرتوهای ساطع‌شده از Sagittarius A*، سیاه‌چالهٔ ابرجرم در قلب کهکشانی راه شیری، را با نوری نوین مشاهده کرده‌اند. مدل‌سازی جدید این مشاهدات می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا به ریشهٔ نحوهٔ پرتاب این پرتوها توسط سیاه‌چاله‌ها دست یابند و نقش میدان‌های مغناطیسی را در شکل‌گیری ماده اطراف این غول‌های کیهانی برملا سازند.

تیم شامل سباستیانو فون فلنبرگ از مؤسسه ماکس پلانک برای رادیواستفیزیک در بون، آلمان، برای نخستین بار در باند مادون‌قرمز میانی پرتوهای ساطع‌شده از Sagittarius A* (Sgr A*) را مشاهده کرد. این پرتوها پیش از این به‌صورت منظم در ناحیهٔ نزدیک‌مادون‌قرمز و در طول‌موج‌های دیگر نور ثبت شده‌اند؛ هر یک نمای متفاوتی از همان پرتوها ارائه می‌دهند. این به این دلیل است که تمام تغییراتی که در یک پرتو سیاه‌چاله پس از شلیک و پیش از از بین رفتن آن رخ می‌دهد، در تمام طول‌موج‌های نور یکسان نیست. بنابراین، مشاهدات یک پرتو در طول‌موج‌های مختلف می‌تواند به درک بهتر مکانیزم‌هایی که سیاه‌چاله‌ها برای شلیک پرتوها به کار می‌برند و بازه‌های زمانی تکامل این پرتوها کمک نماید.

تا اواخر، مشاهدات مادون‌قرمز میانی بخشی گمشده از این پازل کیهانی بود. بنابراین، مشاهدات جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) که توسط تیم بررسی و مدل‌سازی شد و نخستین بار در ژانویهٔ ۲۰۲۵ منتشر شد، به پر کردن خلأ طیف پرتوهای Sgr A* بین طول‌موج‌های مادون‌قرمز و رادیویی کمک می‌کند: با طول‌موج‌های مادون‌قرمز میانی.

کشف ریشهٔ پرتوهای سیاه‌چاله

یکی از مشهورترین ویژگی‌های سیاه‌چاله‌ها این است که توسط منطقه‌ای بیرونی به نام «افق رویداد» محدود می‌شوند؛ در این نقطهٔ افقی جاذبهٔ سیاه‌چاله آن‌قدر قدرتمند می‌شود که حتی نور نیز نتواند به‌سرعت کافی از آن فرار کند و به‌صورت یک‌طرفه به تکینگی در مرکز آن می‌رسد. این به معنای آن است که سیاه‌چاله‌ها هیچ نوری یا تابش الکترومغناطیسی ساطع نمی‌کنند.

صادقانه باید بگوییم که این ممکن است مطالعهٔ Sgr A*، سیاه‌چاله‌ای با جرمی معادل بیش از ۴ میلیون خورشید، در هر یک از طول‌موج‌های تابش الکترومغناطیسی را کمی عجیب جلوه دهد.

با این حال، سیاه‌چالهٔ ابرجرم مرکزی کهکشان ما به‌صورت منظم پرتوهای نوری ساطع می‌کند. علت دقیق این «پرتوهای ناگهانی» هنوز ناشناخته است، اما شبیه‌سازی‌های سیاه‌چاله‌های ابرجرم نشان می‌دهد که ممکن است به دلیل تعاملات میان میدان‌های مغناطیسی اطراف باشد. زمانی که خطوط میدان مغناطیسی به‌هم می‌رسند و متصل می‌شوند، مقدار عظیمی از انرژی آزاد می‌گردد و به‌عنوان محصول فرعی، تابشی به نام «تابش سینکروتون» تولید می‌شود.

این حقیقت که شاخص طیفی مادون‌قرمز میانی پرتو Sgr A* در طول عمر انفجار تغییر می‌کند، به تیم نشان داد که پدیده‌ای به نام «خنک‌سازی سینکروتونی» در اطراف Sgr A* رخ می‌دهد. خنک‌سازی سینکروتونی زمانی اتفاق می‌افتد که الکترون‌های سرعت‌بالا با انتشار تابش سینکروتونی ذکرشده، انرژی خود را از دست می‌دهند. این انرژی منبع تابش‌های مادون‌قرمز میانی مشاهده‌شده است.

تحقیقات تیم در مخزن مقالات arXiv در دسترس است، و دو مقالات همراه نیز در وب‌سایت منتشر شده‌اند.

اشتراک گذاری:

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *