آیا این هیولای فضایی، کلید حل معمای بزرگترین سیاهچالههای دوتایی تاریخ است؟
اخترشناسان موفق شدهاند دقیقترین تصویر را تاکنون از فوران پرقدرت جت خارجشده از سیاهچاله کلانجرم در مرکز بِلیزر OJ 287 ثبت کنند. یافتههای آنها بسیار شگفتانگیز است. انحنای شدید این جت، شواهدی قانعکننده ارائه میدهد که نشان میدهد این جرم آسمانی، واقع در فاصله تقریباً ۴ میلیارد سال نوری از ما، میتواند بخشی از عظیمترین سامانه سیاهچالههای دوتایی باشد که تاکنون شناسایی شده است. اگر به دنبال اطلاعاتی در مورد سیاهچالهها، بلیزرها و یا امواج گرانشی هستید، این مقاله برای شما نوشته شده است.
بلیزری متفاوت از هر نمونه دیگر
بِلیزر نوعی کوازار است که تقریباً به موازات جت فورانیاش دیده میشود و به همین دلیل، درخشانتر از سایر اجرام کیهانی به نظر میرسد. خود کوازارها هستههای درخشان کهکشانها هستند، جایی که سیاهچالههای کلانجرم مقادیر عظیمی از ماده اطراف را میبلعند. این ماده یک قرص برافزایشی (accretion disk) چنان متراکم و داغ تشکیل میدهد که در سراسر جهان میدرخشد، در حالی که میدانهای مغناطیسی ذرات باردار را به داخل جتهایی هدایت میکنند که تقریباً با سرعت نور حرکت میکنند.
با این حال، OJ 287 انتظارات را برآورده نمیکند. اخترشناسان حدود ۱۵۰ سال است که روشنایی متغیر آن را زیر نظر دارند و دو چرخه متمایز را کشف کردهاند: یکی به مدت تقریبی ۶۰ سال و دیگری که هر ۱۲ سال یکبار تکرار میشود. دانشمندان بر این باورند که چرخه کوتاهتر ناشی از یک سیاهچاله دوم است که جرمی حدود ۱۵۰ میلیون برابر جرم خورشید دارد و به دور یک سیاهچاله اصلی بزرگتر با جرم تخمینی حیرتآور ۱۸.۳۵ میلیارد جرم خورشیدی در حال چرخش است.
هر ۱۲ سال یکبار، سیاهچاله کوچکتر به داخل قرص برافزایشی همدم عظیمالجثهاش شیرجه میزند. این تعامل چشمگیر به طور خلاصه OJ 287 را به یک کوازار دوتایی تبدیل میکند، زیرا سیاهچاله ثانویه قرص برافزایشی و جت موقت خود را تشکیل میدهد.
جت خمیده و آنچه آشکار میکند
آخرین دستاورد بزرگ، از طریق یک رصد رادیویی بیسابقه از OJ 287 به دست آمد که توسط شبکهای از تلسکوپها از جمله آرایه بسیار طولانی پایه (VLBA) در ایالات متحده و ماهواره روسی RadioAstron انجام شد. با اتصال این ابزارها بین سالهای ۲۰۱۴ تا ۲۰۱۷، اخترشناسان عملاً یک تلسکوپ مجازی با قطری پنج برابر قطر زمین ایجاد کردند که به آنها اجازه میداد ناحیهای به وسعت تنها یکسوم سال نوری را تشخیص دهند.
تصویر حاصل نشان داد که این جت مستقیم نیست، بلکه در سه نقطه مجزا خم شده است. به گفته محقق ارشد این پروژه، افتالیا ترایانو (Efthalia Traianou) از دانشگاه هایدلبرگ: “ما هرگز قبلاً ساختاری را در کهکشان OJ 287 در سطح جزئیاتی که در تصویر جدید دیده میشود، مشاهده نکرده بودیم.” این تیم همچنین دریافت که جهتگیری جت در نزدیکی مبدأ خود حدود ۳۰ درجه تغییر میکند، که احتمالاً ناشی از تأثیر گرانشی سیاهچاله دوم است.
این کشش گرانشی میتواند چرخش غیرمعمول جت و حتی فورانهای خشونتآمیز آن را توضیح دهد. یک موج ضربهای که در داخل جت شناسایی شد، یک جریان شدید از پرتوهای گاما ساطع میکرد که توسط تلسکوپ فضایی فرمی ناسا (NASA’s Fermi Space Telescope) و ماموریت سوئیفت (Swift mission) ثبت شد. به نظر میرسد برخی از قسمتهای جت در دمای شگفتانگیز ۱۰ تریلیون درجه سانتیگراد تابش میکنند، اگرچه دانشمندان این را به پرتو نسبیتی نسبت میدهند، جایی که اجسامی که با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت میکنند، از دیدگاه ما بسیار روشنتر و داغتر به نظر میرسند.
دریچهای به سوی تحقیقات امواج گرانشی
همانطور که ترایانو توضیح داد: “ویژگیهای خاص آن، این کهکشان را به یک کاندیدای ایدهآل برای تحقیقات بیشتر در مورد ادغام سیاهچالهها و امواج گرانشی مرتبط تبدیل میکند.” در حالی که انتظار میرود دو سیاهچاله عظیم در OJ 287 در نهایت با هم ادغام شوند، این رویداد قریب الوقوع نیست.
در این میان، حرکت مارپیچی آهسته آنها احتمالاً امواج گرانشی ضعیف و با طول موج بلند تولید میکند که فراتر از دسترس آشکارسازهای فعلی هستند. در عوض، اخترشناسان به آرایههای زمانبندی تپاختر (pulsar timing arrays) روی آوردهاند که سیگنالهای رادیویی دقیق تپاخترها را برای تشخیص اختلالات جزئی ناشی از عبور امواج گرانشی نظارت میکنند.
انتظار میرود آنتن فضایی تداخلسنج لیزری آژانس فضایی اروپا (LISA)، در اواسط دهه ۲۰۳۰ پرتاب شود و دانشمندان را قادر سازد تا به طور مستقیم ادغام سیاهچالههای کلانجرم مانند سیاهچالههای موجود در OJ 287 را تشخیص دهند.
