مهروماه

ستاره‌شناسان موفق به کشف اجرام اسرارآمیزی در اطراف حفره‌ی سیاه مرکز کهکشان راه شیری شده‌اند که رفتار آن‌ها مثل ستاره‌های معمولی است.

یک ستاره‌شناس در دهه‌ی ۱۹۷۰ موفق به کشف منبع رادیویی عظیم در مرکز کهکشان راه‌شیری شد. بعدها مشخص شد این منبع رادیویی یک حفره‌ی سیاه عظیم (SMBH) است که به نام ساگیتاریوس آ نام‌گذاری شد.

بررسی جدید ستاره‌شناس‌ها در رصدخانه‌ی اشعه‌ی ایکس چاندرا شواهدی مبنی بر وجود صدها یا هزاران حفره‌ی سیاه در مجاورت کهکشان راه‌شیری ارائه می‌کند. اما مرکز کهکشان راه شیری منبع اسرار زیادی است که در انتظار کشف شدن هستند. برای مثال اخیرا تیمی از ستاره‌شناسان موفق به کشف اجرام اسرارآمیزی در اطراف SMBH شده‌اند.

آن‌ها با استفاده از مجموعه‌ داده‌های رصدخانه‌ی W.M Keck در هاوایی که در طی دوازده سال جمع‌آوری‌شده‌اند، موفق به کشف اجرامی شده‌اند که ظاهرا مشابه ابرهای غباری هستند اما مثل ستاره‌ها رفتار می‌کنند. این پژوهش با همکاری رندی کمپل از رصدخانه‌ی W.M Keck، اعضای گروه مرکز کهکشان در UCLA (آنا کیورلو، مارک موریس و آندره گز) و رینر اسکودل از مؤسسه‌ی CSIC در گرانادای اسپانیا اجرا شد. نتایج این بررسی در کنفرانس مطبوعاتی دویست و سی‌ودومین نشست انجمن ستاره‌شناسی امریکا با عنوان راه‌شیری و هسته‌ی فعال کهکشانی منتشر شدند. کیورلو در نشست اخیر W.M Keck می‌گوید:

    این اجرام ستاره‌ای‌غباری فشرده با سرعت زیاد در نزدیکی حفره‌ی سیاه عظیم مرکز کهکشان حرکت می‌کنند. ردیابی حرکت آن‌ها در هر سال نتایج شگفت انگیزی را نشان می‌دهد. آن‌ها چگونه به این نقطه رسیده‌اند؟ و به چه چیزی تبدیل می‌شوند؟ داستان جالبی در پاسخ به این سؤال‌ها وجود دارد.

پژوهشگرها با استفاده از مجموعه اندازه‌گیری‌های طیف‌سنجی که در طی دوازده سال از طیف نگار مادون قرمز OSIRIS دست آمده‌اند، توانستند به این کشف برسند. این اجرام که در دسته‌های G3، G4 و G5 قرار می‌گیرند، در حین بررسی تغییرات گازی در مرکز کهکشان راه‌شیری کشف شدند و به دلیل حرکت عجیب از نشرهای گازی پس‌زمینه‌ی خود تشخیص داده شدند. رندی کمپل توضیح می‌دهد:

    در ابتدا فکر کردیم اگر به‌صورت دقیق به بررسی ساختار پیچیده‌ی گاز و غبار نزدیک به حفره‌ی سیاه عظیم بپردازیم، شاهد تغییرات دقیقی در شکل و سرعت آن‌ها خواهیم بود. این اجرام را به خاطر ویژگی‌های متفاوت و شگفت‌انگیزشان در دسته‌ی اجرام G یا اجرام ستاره‌ای غباری قرار دادیم.

ستاره‌شناس‌ها بیش از یک دهه‌ پیش موفق به کشف اجرام G در مجاورت ساگیتاریوس آ شدند، G1 در سال ۲۰۰۴ و G2 در سال ۲۰۱۲ کشف شد. در ابتدا تصور می‌شد هر دو ابرهای گازی باشند تا این که به نزدیک‌ترین فاصله از حفره‌ی سیاه رسیدند و توانستند جان سالم به‌در ببرند. معمولا جاذبه‌ی گرانشی SMBHها ابرهای گازی اطراف را به درون خود می‌کشد اما این اتفاق برای G1 و G2 نیفتاد. به دلیل ویژگی‌های مشترک اجرام در کشف جدید (G3، G4 و G5) با اجرام G1 و G2، تیم بررسی این اجرام را هم در دسته‌ی اجرام G قرار داد.

معمولا جاذبه‌ی گرانشی SMBHها ابرهای گازی اطراف را به درون خود می‌کشد؛ اما این اتفاق برای G1 و G2 نیفتاد. به‌دلیل ویژگی‌های مشترک اجرام در کشف جدید (G3، G4 و G5) با اجرام G1 و G2، تیم بررسی این اجرام را هم در دسته‌ی اجرام G قرار داد. اما عامل تفاوت اجرام G، پف‌کردگی آن‌ها است، آن‌ها در لایه‌ای از گاز و غبار پیچیده شده‌اند و همین ویژگی کشف آن‌ها را دشوار می‌سازد. ستاره‌شناس‌ها هنگام بررسی اجرام G برخلاف دیگر ستاره‌ها شاهد یک پوشش درخشان غباری بودند. کمپل برای مشاهده‌ی شفاف این اجرام در پوشش گازی و غباری، ابزاری به نام نمایش حجمی OSIRIS یا OsrsVol را توسعه داد. او دراین‌باره توضیح می‌دهد:

    OsrsVol به ما اجازه می‌دهد اجرام G را از نشر پس‌زمینه‌ی آن‌ها جدا کرده و در سه بعد به تحلیل داده‌های طیفی بپردازیم: دو بعد فضایی و بعد طول‌موج که اطلاعات سرعت را فراهم می‌کند.

زمانی که بتوانیم اجرام را در یک مکعب داده‌ای سه‌بعدی تفکیک کنیم، می‌توانیم به‌مرور زمان به ارزیابی حرکت آن‌ها نسبت به حفره‌ی سیاه بپردازیم. به‌گفته‌ی استاد ستاره‌شناسی UCLA، مارک موریس:

    اگر اجرام G1 و G2 ابرهای گازی بودند، بدون تغییر باقی نمی‌ماندند. ما معتقدیم اجرام G ستاره‌های پف‌کرده هستند، این ستاره‌ها به‌اندازه‌ای بزرگ هستند که با نزدیک شدن به حفره‌ی سیاه، جاذبه‌ی حفره‌ی سیاه می‌تواند مواد داخل جو آن‌ها را جذب کند؛ اما هسته‌ی ستاره‌ای آن‌ها باعث می‌شود دست‌نخورده باقی بمانند؛ اما سؤال اینجاست که چرا این اجرام تا این اندازه بزرگ هستند؟

تیم پس از بررسی اجرام شاهد نشر بالای انرژی از آن‌ها بود، انرژی ساطع‌شده فراتر از انرژی ستاره‌های معمولی بود؛ بنابراین به این نتیجه رسیدند که اجرام G حاصل ادغام‌های ستاره‌ای هستند و زمانی رخ می‌دهند که دو ستاره در حال چرخیدن به دور یکدیگر (برای مثال ستاره‌های دودویی) با یکدیگر برخورد می‌کنند. این اتفاق بر اثر تأثیر جاذبه‌ای طولانی‌مدت SMBH رخ می‌دهد.

جرم حاصل در طی میلیون‌ها سال قبل از شکل‌گیری منبسط می‌شود و مثل یک ستاره‌ی عادی به نظر می‌رسد. اجرام ترکیبی که از ادغام‌های ستاره‌ به وجود می‌آیند، می‌توانند توضیحی در مورد منبع این انرژی زیاد و رفتار شبه‌ستاره‌ای این اجرام ارائه کنند. آندره گز، مؤسس و مدیر GCOI دراین‌باره توضیح می‌دهد:

    اگر این اجرام سیستم‌های ستاره‌ای دودویی باشند که در حفره‌ی سیاه عظیم مرکزی ادغام شده باشند، در مورد این فرآیند به دیدگاهی جدید می‌رسیم که می‌تواند پاسخی برای ادغام‌کنندگان ستاره‌ای حفره‌ی سیاه عظیم ارائه کند که از طریق امواج گرانشی کشف شده‌اند.

هدف تیم پژوهشی پی بردن به نحوه‌ی شکل‌گیری اجرام G بر اساس اندازه و شکل مدار آن‌ها است. با نزدیک‌تر شدن این اجرام ستاره‌ای به ساگیتاریوس آ، رفتار و تغییرات آن‌ها قابل‌مشاهده است. (مشابه نمونه‌ی G1 و G2).

این بررسی‌ها چند دهه به طول خواهد انجامید، زیرا G3 در بیست سال آینده و G4 و G5 چند دهه‌بعد به نزدیک‌ترین فاصله با مرکز کهکشان می‌رسند. در حال حاضر تیم بررسی امیدوار است با ابزار OSIRIS و دنبال کردن تکامل دینامیک اجرام شبه‌ستاره‌ای پف‌کرده به نتایج بیشتری در مورد آن‌ها برسد. کیورلو می‌گوید:

    درک اجرام G می‌تواند درس‌های زیادی را در مورد محیط اسرارآمیز و شگفت‌انگیز مرکز کهکشان به ما بدهد. به‌طوری‌که هر فرآیند متمرکزی می‌تواند عملکرد این محیط عظیم و اسرارآمیز را توصیف کند.