سونامی کیهانی؛ پرانرژی‌ترین جریان مشاهده شده در جهان
دانشمندان رویداد سونامی کیهانی را در اختروش‌ها به‌عنوان هسته‌های بسیار فعال کهکشان‌های جوان شناسایی کرده‌اند که پرانرژی‌ترین جریان‌های خروجی مشاهده شده در جهان است.
تیمی از ستاره‌شناسان با استفاده از قابلیت‌های منحصربه‌فرد تلسکوپ فضایی هابل ناسا و آژانس فضایی اروپا، پرانرژی‌ترین جریان‌های خروجی را در کیهان کشف کرده‌اند. چنین جریان‌هایی از اختروش‌ها (کوازارها) سرچشمه می‌گیرند و به‌عنوان سونامی کیهانی فضای میان‌ستاره‌ای را درمی‌نوردند و کهکشان‌هایی را که اختروش‌ها در آن قرار دارند، ویران می‌کنند.
تصویر کاور، طرح گرافیکی یک کهکشان دوردست را نشان می‌دهد که یک کوازار فعال در مرکز آن جای گرفته است. یک اختروش انرژی بسیار زیاد تولید شده توسط یک سیاهچاله‌ی ابرپرجرم را که از فروریزش ماده به درون آن تأمین می‌شود، به شکل جریان خروجی منتشر می‌کند.
پرانرژی‌ترین جریان
ستاره‌شناسان با استفاده از ویژگی‌های منحصربه‌فرد هابل دریافته‌اند که فشار تابشی بسیار شدید در همسایگی سیاهچاله، ماده را با کسری از سرعت نور از مرکز کهکشان دور می‌کند. «بادهای اختروش» (Quasar Winds) سالانه صدها برابر جرم خورشید ماده را جابه‌جا می‌کنند. فرآیندی که با ورود مواد جابه‌جا شده به گاز و گردوغبار کهکشانی، بر روی کل کهکشان اثر می‌گذارد. موادی که بدون وجود باد اختروش، ستاره‌ها را تشکیل می‌دادند، با شدت پراکنده می‌شوند و تولد ستاره متوقف می‌شود.
«ناحوم آراو» (Nahum Arav) از دانشگاه ویرجینیا در این زمینه گفت: «هیچ پدیده‌ی دیگری انرژی مکانیکی بیشتری را حمل نمی‌کند. در طول عمر ۱۰ میلیون ساله‌ی این جریان‌ها، یک میلیون برابر انرژی بیشتری نسبت به فوران پرتو گاما تولید می‌شود. بادهای اختروش هر ساله توده‌هایی صدها برابر خورشید را تحت فشار قرار می‌دهند وانرژی مکانیکی که این جریان‌ها حمل می‌کنند تا چند صد برابر بیش از درخشندگی کل کهکشان راه شیری است.»
هنگامی که این سونامی کیهانی به مواد میان‌ستاره‌ای برخورد می‌کند، شوک تشکیل شده و دما در آن به میلیاردها درجه افزایش می‌یابد؛ جایی که مواد بیشتر در طیف پرتو ایکس تابش می‌کنند اما به طور گسترده‌تر در سراسر طیف نور هم تابش وجود دارد. هرکسی که شاهد چنین رویدادی باشد، یک نمایش آسمانی خیره‌کننده را مشاهده می‌کند. آراو گفت: «شما در ابتدا در پرتو ایکس و گاما تابش زیادی خواهید دید و سپس این تابش غالب به نور مرئی و فروسرخ تبدیل می‌شود. یک نمایش نور عظیم، مانند درختان کریسمسی که در سراسر کهکشان وجود دارند.»
توضیح برخی از معماهای کیهانی
شبیه‌سازی‌های عددی تکامل کهکشان، نشان می‌دهند که چنین خروجی‌هایی می‌تواند برخی از معماهای مهم کیهانی را توضیح دهد، از جمله اینکه چرا ستاره‌شناسان تعداد کمی از کهکشان‌های بزرگ را در جهان مشاهده می‌کنند و چرا بین جرم کهکشان و جرم سیاهچاله‌ی مرکزی آن رابطه‌ای وجود دارد. یک مطالعه که در نشریه‌ی The Astrophysical Journal Supplements منتشر شده، نشان می‌دهد که چنین خروجی‌های قدرتمند کوازار باید در اوایل جهان بسیار معمول بوده باشد.
«جرمایا پی. آستریکر» (Jeremiah P. Ostriker) کیهان‌شناس برجسته و استاد دانشگاه‌های کلمبیا و پرینستون در این زمینه گفت: «برای دهه‌ها، هم نظریه‌پردازان و هم رصدگران می‌دانند که یک روند فیزیکی وجود دارد که باعث شکل‌گیری ستاره در کهکشان‌های عظیم می‌شود، اما ماهیت این روند یک معما بوده است و اکنون قرار دادن خروجی‌های مشاهده شده در شبیه‌سازی‌های ما، این مشکلات برجسته را در تکامل کهکشانی حل می‌کند.»
بررسی طیفی جریان‌های خروجی
ستاره‌شناسان در این مطالعه ۱۳ جریان خروجی اختروش را بررسی کردند و توانستند با مشاهده‌ی «اثرانگشت‌های طیفی» نور حاصل، سرعت زیاد گازی را که توسط باد اختروش شتاب می‌گیرد، به‌دست آورند. داده‌های فرابنفش هابل نشان می‌دهد که طیف‌های جذبی این جریان‌ها با حرکت سریع گاز در فضا، جابه‌جا شده‌اند. این موضوع به دلیل اثر داپلر است که طول موج یک جسم بسته به نزدیک یا دور شدن از ما، فشرده یا کشیده می‌شود. تنها تلسکوپ فضایی هابل دارای حساسیت کافی در طیف فرابنفش است که به دانشمندان امکان می‌دهد چنین مشاهداتی داشته باشند.
جدا از اندازه‌گیری پرانرژی‌ترین اختروش‌های مشاهده شده تاکنون، این تیم پژوهشی همچنین یک جریان خروجی دیگر را کشف کرد که شتاب بیشتری نسبت به دیگر جریان‌ها دارد. در یک دوره‌ی سه ساله سرعت این جریان از تقریبا ۶۹٫۲ میلیون کیلومتر بر ساعت به تقریبا ۷۴ میلیون کیلومتر بر ساعت افزایش یافته است و دانشمندان معتقدند که با گذشت زمان از این هم بیشتر می‌شود.
«جرارد کریس» (Gerard Kriss) از مؤسسه‌ی علوم تلسکوپ فضایی در بالتیمور مریلند درباره‌ی این یافته‌ها خاطرنشان کرد: «مشاهدات فرابنفش هابل به ما امکان می‌دهد تا طیف وسیعی از انرژی تولیدی را از اختروش‌ها، از گازهای سردتر گرفته تا گازهای یونیزه‌ی بسیار داغ در بادهای شدیدتر را دنبال کنیم. انجام این کار در گذشته فقط با رصدهای پرتو ایکس، بسیار دشوارتر بود. بررسی چنین جریان‌های خروجی قدرتمندی، می‌تواند بینش تازه‌ای درباره‌ی رشد یک سیاهچاله‌ی بزرگ مرکزی و تکامل کهکشان میزبان پدید آورد.»
عکس کاور: طرح گرافیکی یک کهکشان جوان دوردست که یک اختروش بسیار فعال در مرکز آن قرار دارد و مقادیر زیادی انرژی را به فضای میان‌ستاره‌ای پرتاب می‌کند.
Credit: NASA, ESA and J. Olmsted (STScI)
منبع: SciTechDaily
