دانشمندان سیاهچاله‌ای غول‌پیکر یافتند که در ابری از غبار پنهان شده است
دانشمندان با استفاده از تأسیسات رصدخانه‌ی جنوبی اروپا یک سیاهچاله‌ی کلان‌جرم را در ابری ضخیم از غبار شناسایی کردند که مدل یکپارچه‌ی هسته‌های کهکشانی فعال را تأیید می‌کند.
تداخل‌سنج تلسکوپ بسیار بزرگ (Very Large Telescope Interferometer) رصدخانه‌ی جنوبی اروپا (ESO) ابری از غبار کیهانی را در مرکز کهکشان مسیه ۷۷ (M77) مشاهده کرده است که سیاهچاله‌ای بسیار پرجرم را درون خود پنهان کرده است. این یافته‌ها پیش‌بینی‌های انجام شده در حدود ۳۰ سال پیش را تأیید کرده است و به ستاره‌شناسان بینش تازه‌ای ردباره‌ی هسته‌های فعال کهکشانی (Active Galactic Nebula) به‌عنوان برخی از درخشان‌ترین و مرموزترین اجرام کیهان می‌دهد.
هسته‌های فعال کهکشانی (AGN) منابع بسیار پرانرژی هستند که توسط سیاهچاله‌های کلان‌جرم تغذیه می‌شوند و در مرکز برخی کهکشان‌ها یافت می‌شوند. این سیاهچاله‌ها از حجم زیادی از غبار و گاز کیهانی تغذیه می‌کنند. این ماده پیش از مصرف به سمت سیاهچاله حرکت می‌کند و مقادیر عظیمی انرژی در این فرآیند آزاد می‌شود که اغلب از انرژی همه‌ی ستارگان کهکشان بیشتر می‌شود.
ستاره‌شناسان از زمانی که برای نخستین بار این اجرام درخشان را در دهه‌ی ۱۹۵۰ میلادی مشاهده کردند، درباره‌ی هسته‌های فعال کهکشانی کنجکاو بودند. اکنون طبق نتایجی که در نشریه‌ی «نیچر» (Nature) منتشر شده است، به کمک VLTI رصدخانه‌ی جنوبی اروپا، تیمی به سرپرستی «ویولتا گامز رزاس» (Violeta Gámez Rosas) از دانشگاه لیدن هلند، گامی کلیدی برای درک شیوه‌ی کار و ظاهر این اجرام از نزدیک برداشته‌اند.
مسیه ۷۷ در سمت چپ و تصویر مشاهده شده توسط رصدخانه‌ی جنوبی اروپا از مرکز فعال این کهکشان
Credit: ESO/Jaffe, Gámez-Rosas et al.
گامز رزاس و همکارانش با انجام رصدهای بسیار دقیق از مرکز کهکشان مسیه ۷۷ که به NGC 1068 هم معروف است، حلقه‌ی ضخیمی از غبار و گاز کیهانی را کشف کردند که سیاهچاله‌ای بسیار پرجرم را در خود پنهان کرده بود. این کشف شواهد حیاتی برای پشتیبانی از نظریه‌ای ۳۰ ساله به نام مدل یکپارچه‌ی هسته‌های فعال کهکشانی ارائه می‌دهد.
ستاره‌شناسان می‌دانند که انواع گوناگونی از AGN وجود دارد. برای نمونه برخی امواج رادیویی منتشر می‌نند، در حالی که برخی دیگر چنین نیستند. برخی از آن‌ها در نور مرئی به‌شدت می‌درخشتند، در حالی که برخی دیگر مانن مسیه ۷۷ آرام‌ترند. مدل یکپارچه بیان می‌کند که با وجود این تفاوت‌ها، همه‌ی هسته‌های فعال کهکشانی ساختار اصلی یکسانی دارند: یک سیاهچاله‌ی عظیم که توسط حلقه‌ی ضخیمی از غبار دربر گرفته شده است.
طبق این مدل هر گونه تفاوت ظاهری میان هسته‌های فعال کهکشانی، ناشی از جهتی است که در آن سیاهچاله و حلقه‌ی ضخیم آن را از روی زمین مشاهده می‌کنیم. نوع AGN که ما می‌بینیم به این بستگی دارد که حلق چقدر سیاهچاله را از دید ما پنهان می‌کند و در برخی موارد کاملا آن را می‌پوشاند.
ستاره‌شناسان پیش از این شواهدی برای پشتیبانی از مدل یکپارچه یافته بودند، ازجمله مشاهده‌ی گردوغبار داغ در مرکز مسیه ۷۷؛ اما همچنان تردیدهایی درباره‌ی اینکه آیا این غبار می‌تواند یک سیاهچاله را به‌طور کامل پنهان کند، وجود داشت و بنابراین یافته‌های تازه توضیح می‌دهد که چرا این AGN کمتر در نور مرئی تابش دارد.
موقعیت مسیه ۷۷ در صورت فلکی نهنگ (قیطُس)
Credit: ESO, IAU and Sky & Telescope
گامز رزاس گفت: «ماهیت واقعی ابرهای گردوغبار و نقش آن‌ها در تغذیه‌ی سیاهچاله و تعیین ظاهر آن هنگام مشاهده از زمین، پرسش‌های اصلی در مطالعات AGN در سه دهه‌ی گذشته بوده است. در حالی که هیچ نتیجه‌ی واحدی تمام این پرسش‌ها را پاسخ نمی‌دهد، اما گام بزرگی در درک نحوه‌ی عملکرد هسته‌های فعال کهکشانی برداشته‌ایم.»
این مشاهدات به‌لطف آزمایش طیف‌سنجی فروسرخ میانی چند دیافراگم (MATISSE) که روی VLTI در بیابان آتاکامای شیلی نصب شده است، امکان‌پذیر شد. ماتیس نور فروسرخ را با هر چهار تلسکوپد ۸.۲ متری تلسکوپ بسیار بزرگ و با استفاده از روشی به نام تداخل‌سنجی جمع‌آوری کرد. این تیم از ماتیس برای اسکن مرکز مسیه ۷۷ که در فاصله‌ی ۴۷ میلیون سال نوری از ما در صورت فلکی «نهنگ» (Cetus) یا «قیطس» قرار دارد، استفاده کرد.
«والتر جافه» (Walter Jaffe) دیگر نویسنده‌ی این مطالعه گفت: «ماتیس می‌تواند طیف وسیعی از طول موج‌های فروسرخ را ببیند که به ما امکان می‌دهد غبار را مشاهده و دما را به دقت اندازه‌گیری کنیم. با توجه به اینکه VLTI در واقع یک تداخل‌سنج بسیار بزرگ است، ما توان تفکیک کافی را برای رصد آنچه حتی در کهکشان‌های دورتر مانند مسیه ۷۷ روی می‌دهد، داریم.»
این تیم پژوهشی با ترکیب تغییرات دمای غبار (از دمای اتاق تا حدود ۱۲۰۰ درجه‌ی سانتی‌گراد) ناشی از تغییرات شدید سیاهچاله و توسط نقشه‌های طیف جذبی، تصویر دقیقی از غبار تهیه و به‌طور دقیق مشخص کرد که سیاهچاله باید در کجا قرار داشته باشد. گردوغبار در یک حلقه‌ی داخلی ضخیم و یک دیسک گسترده‌تر که سیاهچاله در مرکز آن قرار دارد، از مدل یکپارچه‌ی AGN پشتیبانی می‌کند.
تصویر میدان باز از محل قرارگیری مسیه ۷۷
Credit: NASA/ESA, Digitized Sky Survey 2
این تیم همچنین از داده‌های آرایه‌ی میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما (آلما) و آرایه خط پایه‌ی بسیار بزرگ رصدخانه‌ی ملی نجوم رادیویی برای ساخت تصویر خود استفاده کرد. گامز رزاس خاطرنشان کرد: «نتایج ما باید به درک بهتری از عملکرد درونی AGN منجر شود. این اجرام همچنین می‌توانند به ما در درک بهتر تاریخ کهکشان راه شیری کمک کنند که یک سیاهچاله‌ی بسیار پرجرم را در مرکز خود جای داده است و احتمال می‌رود در گذشته فعال بوده باشد.»
پژوهشگران اکنون قصد دارد با استفاده از VLTI و درنظر گرفتن نمونه‌ی بزرگ‌تری از کهکشان‌ها شواهد بیشتری برای پشتیبانی از مدل یکپارچه‌ی هسته‌های فعال کهکشانی پیدا کنند. «برونو لوپز» (Bruno Lopez) پژوهشگر اصلی ماتیس گفت: «مسیه ۷۷ یک نمونه‌ی اولیه‌ی مهم از هسته‌های فعال کهکشانی و انگیزه‌ای فوق‌العاده برای گسترش برنامه‌ی رصدی ما و بهینه‌سازی ماتیس برای مقابله با موارد گسترده‌تر از هسته‌های فعال کهکشانی است.»
«تلسکوپ بسیار بزرگ اروپایی» (ELT) که قرار است در اواخر این دهه رصد را آغاز کند، به این جست‌وجو کمک خواهد کرد و نتایجی را ارائه می‌کند که مکمل یافته‌های این تیم است و به آن‌ها امکان می‌دهد تا برهم‌کنش میان AGN و کهکشان‌ها را کشف کنند.
عکس کاور: طرحی گرافیکی از هسته‌ی فعال کهکشانی مسیه ۷۷
Credit: ESO/M. Kornmesser and L. Calçada
منبع: ESO
