در مرکز کهکشان چه مي‌گذرد و ما در پرتو ايکس و نور مرئي چه مي‌بينيم؟
مشاهدهٔ شماره ۱۰۴
يک هيولا در مرکز کهکشان ما قرار دارد: يک سياه‌چاله به نام قوس A. اخترفيزيکدانان وزن آن را ۴.۳ ميليون برابر خورشيد مي‌دانند و قطر آن ۲۵ ميليون کيلومتر است. در حال حاضر اين هيولا چُرت مي‌زند. در غيابش حضورش با خُر و پُف‌هايي تابش گونه تاييد شده. اين خُر و پُف‌ها هميشه هم آرام نيستند. بررسي‌هاي جديد با استفاده از رصدخانه‌ي پرتو ايکس نشان مي‌دهند که اکوهايي از غُرش‌هاي قديمي شايد چند صد سال قبل آن زماني که قوس A بيدار بود و ميليون‌ها برابر امروز تابش داشت- دريافت مي‌کنند. ايده اين است که سياه‌چاله مي‌تواند در ابتدا به شکل معما گونه‌اي روشن به نظر برسد. فعلاً مي‌دانيم که جز تابش هاوکينگ خبري از سياه چاله در نور مرئي نيست. در واقع، گسيل يافت شده از قوس A نمي‌آيد، بلکه از موادي است که سياه چاله بلعيده.
مدت‌هاي مديدي بسيار از اخترفيزيکدانان مطمئن نبودند مرکز کهکشان چنين غولي وجود داشته باشد. اولين نشانه‌ها در فوريه ۱۹۷۴ از کشف امواج معمول منابع راديويي دقيقاً در مرکز کهکشان، يعني ۲۶۰۰۰ سال نوري دورتر از ما توسط بروس باليک و روبرت براؤن خبر مي‌داد. منبع جايي نبود جز قوس A! همان صورت فلکي که در آسمان شب‌هاي تابستان رصدگران حرفه‌اي و آماتور از ديدن آن مرکز چگال و تاريک لذت مي‌برند. علت تاريک بودن بخشي از آن منطقه هم دقيقاً ابرهاي گازي و غباري است از بازوهايي که جلوي ما را در ديدن مرکز کهکشان گرفته اند. ولي منابع راديويي بهترين شبيه سازهاي آن چيزهايي هستند که نمي‌بينيم. راهنماي بعدي، پرتوهاي ايکسي بودند که از بعضي نقاط ديده مي‌شدند. گروهي از ستارگان که ديوانه‌وار به دليلي نامعلوم مسابقه‌ي سرعت گذاشته‌اند.
رديابي مسير اين ستارگان باعث شد تا جرم اجسام ناديده‌‌اي را در يک کُنش مستقيم بتوان به‌دست آورد. از همين گواه استفاده شد تا اخترفيزيکدانان مطمئن شوند که در قوس A يک سياه‌چاله بايد باشد. در واقع، بزرگترين سياه‌چاله‌ي کهکشان به جرم ۴.۳ ميليون برابر جرم خورشيد! مرز بيروني اين سياه‌چاله به‌نام افق رويداد (اين اصطلاح از نسبيت عام و نقاط چگال مي‌آيد-رجوع کنيد به منابع آخر اين مطلب)، تار و پود فضايي را مانند آبشار به سمت خودش مي کشد. هرچيزي ممکن است وارد افق رويداد شود. از افق رويداد به بعد اجرام دنيايي جديد را تجربه مي‌کنند.
گرانش غيرقابل تصور قوس A، به نظر عجيب مي‌رسد که چنين جسمي خيلي آرام باشد. حالا تيمي به سرپرستي مايکا کلاول از دانشگاه ديدروت در پاريس دريافتند که سياه چاله اي در مرکز کهکشان نشان از گذشته‌ي فعال آن داشته. رصدهاي مشابهي نشان مي‌دهند که همين الان هم اين رويداد چندان آرم نيست.
غرش‌هايي از مرکز کهکشان
سياه چاله ها به خودي خود، فاقد حرکت جنبشي هستند. فقط زماني از خود کُنش-واکنش دارند که موادي بيرون از آن‌ها در همان حوالي وجود داشته باشد. در آن صورت چرخش، قرص چرخشي و افق رويداد بيروني را مي‌بينيم. ديسک سياه چاله جهت چرخشي به سمت درون خود دارد. آنقدر گرم مي شود که تابش کند. در مورد قوس A در حال حاضر بايد يک غذاي ستاره‌اي به عنوان ماده‌ي شکار شده توسط سياه چاله وجود داشته باشد. ولي چه اتفاقي مي‌افتد؟ کلاول و همکارانش با استفاده از رصدخانه‌ي چاندرا رصدهايي را انجام دادند که به جواب‌هايي برسند. ۱۱ سال از سال ۱۹۹۹ تا ۲۰۱۱، چاندرا مناطق حول قوس A را زير نظر گرفت.
اين تيم در مقاله اخيرشان با نام «اکوهاي نور» چند رويداد قديمي نتايج را آورده‌اند. تابش انفجارهاي نزديک سياه چاله به بيرون منتشر مي‌شود، مقداري آهن در اطراف ابر گازي ديده شده که به سمت زمين منعکس مي‌شود. به همين دليل ما مي‌توانيم آن‌ها را ببينيم. اين تيم برآن هستند که درقرن‌هاي اخير نه يک انفجار بلکه دو انفجار روي داده است. بسياري از جزييات در اکو متاسفانه از دست رفته. کلاول مي‌گويد:«تاريخ گذاري دقيق اين زبانه‌ها، ترتيب تاريخي آن‌ها، و ميزان گسيل بين اين دو قابل حدس نيست.» ولي روشنايي اکوها حسگر خوبي است براي قله‌ي شدت رويدادهاي اصلي: وقتي قوس A فعال بود، يک ميليون برابر پُر انرژي‌تر از الان بود. به زبان ديگر، يک ميليون برابر درخشان‌تر خورشيد!
اينکه چرا قوس A دوباره در جايگاه اوليه قرار گرفت، کلاول و همکارانش توضيح‌هاي مختلفي ارائه مي‌کنند، و همه‌ي اين توضيح‌ها به سياه چاله اشاره دارند. در حقيقت، پژوهشگران ديگري هم قوس A را مورد بررسي قرار داده‌اند و آن را بسيار کوچکتر مي‌دانند. چاندرا تقريباً هر روز به ازاي هر چند ساعت ۱۶۰ برابر روشنايي را در زمان رها شدن شعله‌ها رصد کرده. کاستيس زوبوواس اين رويدادها را به عبور سيارک با دنباله دار تعبير مي‌کند که حداقل ۱۰ کيلومتر درازا داشته باشد و از درون سياه چاله‌اي ۱۰۰ ميليون کيلومتري به سرعت بگذرد و بلعيده شود.
کاهش فوران‌هاي قوس A در قرن‌هاي قبلي شايد توضيحي باشد مورد شرايط اين روزهاي سياه چاله. يکي از معماهاي سياه چاله ها اين است که چطور حس گشنگي مي‌کنند و فرايند سير شدن‌نشان چگونه است!؟ فوران‌هاي احتمالي گاز از مناطق رصد شده، مسائلي را مشخص کرد: قوس A بدون اينکه ماده‌اي در خودش داشته باشد، به حالت سکون در مي‌آيد.
آتش بازي کيهاني
پژوهشگران سياه چاله ها روياي ديدن بيداري قوس A را در سر مي‌پرورانند. شايد به زودي به اين آرزوي خودشان برسند. (نگران نباشيد، ما در شرايط ايمني قرار داريم!). حتي همين الان که شما اين مطلب را مي‌خوانيد، ابر گازي بزرگ به نام G2 با سرعت ۱۰ ميليون کيلومتر بر ساعت در فضا تازيانه مي‌زند! و اين اولين بار است که پژوهشگران چنين چيزي ديده‌اند.
آخرين پژوهش‌هاي استفان گيلسن از مؤسسه‌ي ماکس پلانک در مطالعات فيزيک فرازميني در آلمان نشان مي‌دهد که گرانش احتمالي سياه‌چاله G2 را چنان خميده کرده مارگونه در فضا منتشر مي‌شود (شکل زير). G2 از ۲۵ ميليارد کيلومتريِ افق رويداد مي‌گذرد و آنقدر دور هست که جاي تعجب دارد که کاملاً بلعيده شود. ولي اين ابر کشيده شده . در کُل سال، سياه چاله آن را جاروب خواهد کرد. همين مسئله باعث شگفتي شده.
G2 بايد به روش ديگري آتش بازي راه انداخته باشد، چون قوس A احتمالاً با سياه چاله‌ي کوچکتري احاطه شده. هرقدر که مو در حوله حمام ديديد، اجرام پُرجرم راه شيري به سمت مرکز در مسير پيچشي جذب سياه‌چاله مي‌شوند. تا الان ۲۰ هزار سياه چاله اندازه‌ي يک شهر کشف شده‌اند که چند برابر جرم خورشيد هستند و دور قوس A مي‌گردند. هرقدر G2 از گذشته برون‌دهي داشته باشد، سياه چاله هاي کوچکتر گازيي را از دست دهند و در پرتوهاي ايکس فوران‌هايي قابل رويت داشته باشند.
به زودي پروژه‌ي تلسکوپ افق رويداد اخترفيزيکدانان را به سمت ناديده‌هاي جديدي خواهد بُرد که اين نوع رويدادهاي مهم براي اخترفيزيک را رونمايي کنند. اين پروژه شامل تعداد زيادي رصدخانه است در سراسر زمين که زمين را تبديل به رصدخانه‌اي با قطر آنتن اندازه‌ي خودش مي‌کند.
منابع مفيد: