سیاه‌چاله‌ها؛ نیروهای نهان و تاثیرگذار در تکامل کهکشان‌ها

به گزارش ایسنا، سیاهچاله‌ها اجرام آسمانی بسیار پر جرم و قدرتمندی هستند که به دلیل داشتن گرانش بسیار بالا می‌توانند اجرام اطراف خود را جذب کنند. در مواردی خاص، سیاهچاله‌های بسیار بزرگ می‌توانند حتی کهکشان میزبان خود را نیز تحت تاثیر قرار دهند. یکی از پدیده‌های شگفت‌انگیز کیهانی که به تازگی مورد توجه قرار گرفته، پدیده‌ای است که در آن یک سیاهچاله فوق‌سنگین در مرکز کهکشان میزبان خود انرژی و ماده را به گونه‌ای جذب می‌کند که گویا در حال بلعیدن بخش‌هایی از کهکشان است.

سیاهچاله‌ها در مرکز بسیاری از کهکشان‌ها از جمله کهکشان راه شیری ما وجود دارند، اما سیاهچاله‌ای که به حدی عظیم و فعال باشد که قادر به جذب گسترده‌ای از کهکشان خود باشد، کمیاب و منحصر به فرد است. این نوع سیاهچاله‌ها، که به سیاهچاله‌های فعال یا کوازار نیز معروف‌اند، با جذب گاز و ماده‌های پیرامونی یک دیسک برافزایشی بسیار داغ به وجود می‌آورند که موجب  تابش بسیار زیادی می‌شود و می‌تواند مانع از تشکیل ستارگان جدید در کهکشان شود.

فرآیند بلعیدن کهکشان توسط سیاهچاله موجب ایجاد انرژی و تشعشعات پرقدرتی می‌شود که در سطح عظیمی از کیهان مشاهده‌پذیر است. این پدیده نه تنها بر ساختار و رشد کهکشان تأثیر می‌گذارد، بلکه در بلندمدت می‌تواند سرنوشت کهکشان میزبان را نیز تغییر دهد، به‌طوری که در نهایت سیاهچاله می‌تواند بخش بزرگی از ماده کهکشان را به خود جذب کند و بر تکامل کهکشان و محیط اطرافش اثرگذار باشد.

در این خصوص، عمران مرادی، پژوهشگر علوم فضایی، اظهار کرد: در جهان گسترده کیهان، سیاه‌چاله‌ها همیشه در افکار عمومی با هاله‌ای از رمز و راز احاطه شده‌اند. بسیاری آن‌ها را همچون هیولاهای گرسنه‌ای می‌پندارند که کهکشان‌ها را بلعیده و به نابودی می‌کشانند، اما حقیقت پیچیده‌تر و جالب‌تر از این است.  

وی ادامه داد: سیاه‌چاله‌ها به‌ویژه ابرسیاه‌چاله‌ها که در قلب کهکشان‌ها جای دارند، نقشی بنیادی در شکل‌دهی به ساختار کیهانی ایفا می‌کنند، اما این تصور که آن‌ها قادر به نابودی کامل کهکشان‌های میزبان خود هستند، با واقعیت علمی فاصله دارد.

این پژوهشگر فضایی با بیان اینکه سیاه‌چاله‌ها در طیف وسیعی از جرم‌ها و اندازه‌ها ظاهر می‌شوند، افزود: هر جرمی اگر به حدی فوق‌العاده چگال شود، حتی انسانی با جرم حدود ۶۰ کیلوگرم، البته در ابعادی بسیار کوچک و کوانتومی می‌تواند به یک سیاه‌چاله تبدیل شود.  

مرادی یادآور شد: سیاه‌چاله‌ها بر اساس جرم و اندازه خود دارای قدرت‌های جاذبه متفاوتی هستند و هرچه جرم بیشتری داشته باشند، نیروی جاذبه‌شان قوی‌تر می‌شود. ابرسیاه‌چاله‌ها، این غول‌های کیهانی با جرم‌هایی صدها یا هزاران برابر خورشید، در مرکز کهکشان‌های بزرگ جای گرفته‌اند و با نیروی عظیم جاذبه خود می‌توانند بخش‌هایی از گاز، غبار و حتی ستارگان اطراف را به سمت خود جذب کنند، اما با وجود قدرتشان نمی‌توانند کهکشان را به‌طور کامل نابود کنند.  

این پژوهشگر بیان کرد: با هر بلعیدن جرمی جدید، جرم ابرسیاه‌چاله افزایش پیدا کرده و شعاع تأثیر آن که به شعاع شوارتزشیلد (Schwarzschild radius) معروف است، گسترده‌تر می‌شود، اما کهکشان‌ها به‌قدری بزرگ هستند که این میدان جاذبه‌ سیاه‌چاله، هرچقدر هم که افزایش پیدا کند، فقط محدوده‌ای نزدیک به مرکز کهکشان را تحت تأثیر قرار می‌دهد و قادر نیست به کل کهکشان برسد. در واقع، بیشتر کهکشان‌ها از این قدرت نسبی سیاه‌چاله‌ها به‌خوبی فاصله دارند و از شعاع اثر آن‌ها دور هستند، با این حال، ابرسیاه‌چاله‌ها می‌توانند به روش‌هایی غیرمستقیم نیز بر کهکشان‌های میزبان خود اثر بگذارند.  

مرادی افزود: جذب مداوم گازها و غبارها توسط آن‌ها موجب کاهش ماده اولیه مورد نیاز برای تشکیل ستارگان جدید می‌شود و در گذر زمان، فرآیند ستاره‌زایی در کهکشان کاهش پیدا می‌کند و کهکشان به‌تدریج به یک وضعیت خاموش و غیر فعال نزدیک می‌شود. این فرآیند اگرچه به طور کامل کهکشان را نابود نمی‌کند، اما می‌تواند در بازه‌هایی چندین میلیارد ساله، از درخشش و حیات ستاره‌ای آن بکاهد. اثرگذاری سیاه‌چاله‌ها تنها به کهکشان‌های میزبانشان محدود نمی‌شود؛ جت‌های عظیم و پرانرژی که از سوی ابرسیاه‌چاله‌ها به بیرون پرتاب می‌شوند، می‌توانند گاز و غبارهای اطراف را تا فواصل زیادی گرم کنند و در مواردی مانع از تشکیل کهکشان‌های جدید در محیط‌های مجاور شوند.

وی بیان کرد: این جت‌های فوق‌العاده قدرتمند، همچون شعله‌های عظیم کیهانی، ذرات باردار را با سرعتی بالا به بیرون پرتاب می‌کنند و به محیط‌های دوردست هم اثر می‌گذارند در عین حال، پدیده‌های عجیبی نیز در اطراف سیاه‌چاله‌ها به وقوع می‌پیوندند. سیاره‌هایی که در نزدیکی سیاه‌چاله‌های بزرگ قرار داشته باشند، تحت اثرات گرانشی شدید قرار می‌گیرند که ممکن است آن‌ها را از مدار خود خارج کرده و به سمت سیاه‌چاله بکشد.

اگر در این سیارات موجودات زنده‌ای وجود داشته باشند، به‌طور مداوم تحت تغییرات زمانی عجیب و اختلالات گرانشی عظیمی قرار خواهند گرفت. در این مناطق، زمان به شکلی کشیده می‌شود که یک ساعت در نزدیکی سیاه‌چاله، برابر با سال‌ها در مکانی دورتر همچون زمین است؛ پدیده‌ای که تحت نظریه نسبیت عام انیشتین توضیح داده می‌شود و به آن کشیدگی زمان می‌گویند.

این پژوهشگر فضایی در پایان یادآور شد: در نهایت، سیاه‌چاله‌ها به‌جای نابودی کامل کهکشان‌ها، بیشتر در تأثیرگذاری تدریجی بر آن‌ها نقش دارند. این اجرام شگفت‌انگیز به‌عنوان یکی از اصلی‌ترین عناصر شکل‌دهنده کهکشان‌ها و محیط‌های اطرافشان، در عین حال که به خلق و تحول کیهانی کمک می‌کنند، چالشی شگرف برای دانشمندان و پژوهشگران به شمار می‌روند.