سیاهچاله‌ راه شیری آمادۀ ضربه زدن است

پژوهش جدید دانشمندان نشان می‌دهد که سیاهچاله کمان ای* به قدری سریع در حال چرخش است که فضازمان – یعنی زمان و سه بعد فضا – را منحرف می‌کند تا بیشتر شبیه به یک توپ فوتبال به نظر برسد.

این نتایج توسط رصدخانه پرتو ایکس چاندرای ناسا و آرایه بسیار بزرگ کارل جی جانسکی به‌دست آمده است. تیمی از محققان با روش جدیدی، از داده‌های پرتو ایکس و رادیویی برای تعیین سرعت چرخش سیاهچاله کمان ای* بر اساس چگونگی جریان یافتن مواد به سمت سیاهچاله و دور شدن مواد از سیاهچاله استفاده کردند.

به گزارش بیگ بنگ، آنها دریافتند که این سیاهچاله با سرعت زاویه‌ای حدود ۶۰ درصدِ حداکثر سرعت ممکن و با حرکت زاویه‌ای حدود ۹۰ درصد حداکثر حرکت ممکن، در حال چرخش است.

سیاهچاله‌ها دو ویژگی اساسی دارند: جرم (وزن آنها) و چرخش (سرعت چرخش). تعیین هر یک از این دو مقدار به دانشمندان اطلاعات زیادی در مورد هر سیاهچاله و نحوه‌ی رفتار آن می‌دهد.

در گذشته، ستاره‌شناسان چندین تخمین دیگر از سرعت چرخش کمان ای* را با استفاده از تکنیک‌های مختلفی انجام می‌دادند و نتایج آنها متنوع بود، از کمان ای* که اصلاً نمی‌چرخد گرفته تا کمان ای* که تقریباً با حداکثر سرعتT می‌چرخد.

مطالعه‌ی جدید نشان می‌دهد که سیاهچاله کمان ای* در واقع بسیار سریع می‌چرخد و باعث می‌شود فضا-زمان اطرافش له شود. تصویر بالا مقطعی از کمان ای* و موادی را نشان می‌دهد که در اطراف آن در یک دیسک می‌چرخند. کره سیاه در مرکز نمایانگر “افق رویداد سیاهچاله” است، نقطه‌ی بی‌بازگشتی که هیچ چیز، «حتی نور» نمی‌تواند از آن فرار کند.

با نگاهی به سیاهچاله‌ی در حال چرخش از زاویه‌ی پهلو، همانطور که در این تصویر نشان داده شده، مشاهده می‌کنید که فضا-زمان اطراف به شکل توپ فوتبال است. هرچه چرخش سریع‌تر باشد، توپ فوتبال صاف‌تر است.

ماده‌ی زرد-نارنجی در دو طرف گازی را نشان می‌دهد که در اطراف کمان ای* می‌چرخد. این ماده به ناچار به سمت سیاهچاله فرو می‌رود و پس از قرار گرفتن در توپ فوتبال از افق رویداد عبور می‌کند.

بنابراین، ناحیه داخل شکل توپ فوتبال اما خارج از افق رویداد به صورت یک حفره به تصویر کشیده می‌شود. حباب‌های آبی فواره‌هایی را نشان می‌دهد که از قطب‌های سیاهچاله‌ی در حال چرخش دور می‌شوند. با نگاه کردن به سیاهچاله از بالا، در امتداد حفرۀ جت، فضازمان به شکل دایره‌ای دیده می‌شود.

چرخش یک سیاهچاله می‌تواند به عنوان یک منبع مهم انرژی عمل کند. سیاهچاله‌های پرجرم در حال چرخش هنگام استخراج انرژی چرخشی، جریان‌های خروجی موازی مانند جت‌ها را تولید می‌کنند که مستلزم وجود حداقل مقداری ماده در مجاورت سیاهچاله است.

به دلیل محدودیت سوخت در اطراف کمان ای*، این سیاهچاله در هزاره‌های اخیر نسبتاً ساکت بوده و جت‌های نسبتاً ضعیفی داشته است. با این حال، این کار نشان می‌دهد که اگر مقدار مواد در مجاورت کمان ای* افزایش یابد، وضعیت می‌تواند تغییر کند.

برای تعیین چرخش کمان ای*، نویسندگان از یک تکنیک تجربی به نام «روش جریان خروجی» استفاده کردند که رابطه‌ی بین چرخش سیاهچاله و جرم آن، ویژگی‌های ماده‌ی نزدیک سیاهچاله و خواص جریان خروجی را با جزئیات توضیح می‌دهد.

جریان خروجی امواج رادیویی را تولید می‌کند، در حالی که دیسک گاز احاطه‌کننده‌ی سیاهچاله مسئول انتشار پرتو ایکس است. با استفاده از این روش، محققان داده‌های چاندرا و VLA را با تخمین مستقل جرم سیاهچاله توسط تلسکوپ‌های دیگر ترکیب کردند تا چرخش سیاهچاله را محدود کنند. جزئیات بیشتر این پژوهش در ماهنامه انجمن سلطنتی نجوم منتشر شده است.