کمان ای* سیاهچاله‌ای عظیم در قلب کهکشان راه شیری
یک سیاهچاله‌ی عظیم با نام کمان ای* که در قلب کهکشان راه شیری ما قرار گرفته است، حالا بیش از همیشه در کانون توجه بشر قرار دارد.
«کمان ای*» (*Sagittarius A) که اغلب با مخفف *Sgr A شناخته می‌شود، سیاهچاله‌ای بسیار پرجرم است که در مرکز کهکشان مارپیچی ما، یعنی راه شیری جای گرفته است.
اَبَرسیاهچاله‌ی مرکزی راه شیری از دید زمین در صورت فلکی «قوس» (Sagittarius) قرار گرفته و به همین دلیل به این نام خوانده می‌شود. کمان ای-استار (Sagittarius A Star) عمدتا آرام است و فقط گاهی گاز یا غبار را جذب می‌کند، اما با این وجود جرمی میلیون ها برابر خورشید ما دارد.
هنوز اسرار زیادی پیرامون این سیاهچاله عظیم وجود دارد، اما کارشناسان کاملا با آن ناآشنا نیستند و مشاهدات «تلسکوپ افق رویداد» (Event Horizon Telescope) هم نوید اطلاعات بیشتری را می‌دهد.
سیاهچالههای با جرم ستاره‌ای و سیاهچالههای با جرم متوسط زمانی تشکیل می‌شوند که ستاره‌های پرجرم همجوشی هسته‌ای را متوقف می‌کنند و دیگر نمی‌توانند خود را در برابر فروپاشی گرانشی کامل نگه دارند. اما هنوز روندی که سیاهچالههای کلان‌جرم مانند *Sagittarius A را شکل می‌دهد، مشخص نیست زیرا ستاره‌ای به این اندازه بزرگ وجود ندارد که مستقیما در سیاهچاله‌ای به این اندازه فرو بریزد.
دو مکانیسم ممکن برای این موضوع، نخست سیاهچالههای کوچک‌تری هستند که با بلعیدن گاز و غبار از محیط اطرافشان تا این اندازه رشد کنند و دیگری سیاهچالههای کوچک‌تری که با ادغام پیوسته، به این ابعاد عظیم می‌رسند.
اندازه‌ی کمان ای*
در سال ۲۰۰۸، اخترشناسان «راینهارد گنزل» (Reinhard Genzel) و «آندریا گز» (Andrea Ghez) تعیین کردند که جرم کمان ای* باید ۴.۳ میلیون برابر جرم خورشید باشد. اخترشناسان همچنین محاسبه کرده‌اند که قطر سیاهچاله‌ی عظیم راه شیری حدود ۲۳.۵ میلیون کیلومتر است. این در مقایسه با خود راه شیری که ۱۰۰ هزار سال نوری عرض و ۱۰۰۰ سال نوری ضخامت دارد، بسیار کوچک است.
قرصی از گاز سیاهچاله‌ی کمان ای* را دربر گرفته است که بین ۵ تا ۳۰ سال نوری گسترش یافته است و گهگاه توده‌هایی از ماده را به درون می‌ریزد و باعث فلاش‌های ضعیف پرتو ایکس می‌شود. این دیسک برافزایشی همچنین بر اثر اصطکاکی که در آن وجود دارد و باعث افزایش دما تا ۱۰ میلیون درجه‌ی سانتی‌گراد می‌شود، پرتو ایکس منتشر می‌کند.
هنوز چیزهای زیادی برای آموختن درباره‌ی کمان ای* وجود دارد، اما اولین تصویر از سیاهچاله‌ی مرکزی کهکشان راه شیری که توسط تلسکوپ افق رویداد (EHT) گرفته شده است، می‌تواند اسرار بیشتری را درباره‌ی جرم کیهانی که کهکشان ما را شکل داده است، آشکار کند.
ناحیه‌ی وجود سیاهچاله‌ی کمان ای* از نگاه چاندرا
NASA/CXC/Caltech/M.Muno et al.
مشاهدات کمان ای*
همه چیز در کهکشان ۱۳.۶ میلیارد ساله‌ی ما، از جمله منظومه شمسی، دور کمان ای* که در فاصله ۲۶۰۰۰ سال نوری از ما قرار دارد می‌چرخند. کشف سیاهچاله‌ها بسیار دشوار است و معمولا فقط از تأثیراتی که بر محیط خود می‌گذارند، شناسایی می‌شوند. این دشواری به این دلیل است که نه تنها نور ساطع نمی‌کنند، بلکه فوتون‌ها را پشت مرزی به نام افق رویداد به دام می‌اندازند که مطالعه‌ی مستقیم آن‌ها را در طیف نور مرئی تقریبا غیرممکن می‌کند.
مشاهده‌ی کمان ای* از زمین حتی به دلیل پوشیده شدن در صفحه‌ی غلیظی از گردوغبار میانی، دشوارتر هم شده است. اما خوشبختانه، ستاره‌شناسان راه‌های دیگری برای دریافت اطلاعات از کمان ای* توسعه داده‌اند. برای نمونه، جرم یک جرم مرکزی و شعاع آن را می‌توان با مشاهده‌ی اثر گرانشی که بر اجرام اطرافش می‌گذارد، تعیین کرد.
برای رصد کمان ای* دانشمندان ستاره‌ی S2 را که در فاصله‌ی ۱۸ میلیارد کیلومتری و با سرعت ۱۱.۴ کیلومتر بر ساعت پیرامون آن می‌چرخد را زیر نظر گرفتند. این ستاره همچنین دارای یک مدار ۱۶ ساله‌ی بسیار بیضی-شکل است .
شیوه‌ی کشف کمان ای*
ناحیه‌ی مرکزی کهکشان راه شیری از نگاه تلسکوپ پرتو ایکس چاندرا
X-ray- NASA/UMass/D.Wang et al., IR- NASA/STScI
نظریه‌های پیرامون کمان ای* به اوایل دهه‌ی ۱۹۳۰ میلادی بازمی‌گردد، زمانی که «کارل جانسکی» (Karl Jansky) سیگنالی رادیویی یافت که از مکانی در جهت صورت فلکی قوس به سمت مرکز کهکشان راه شیری ساطع شده بود.
سپس در فوریه‌ی ۱۹۷۴ منبع این سیگنال‌های رادیویی فشرده با نام کمان ای* در مرکز کهکشان توسط ستاره‌شناسان «بروس بالیک» (Bruce Balick) و «رابرت ال. براون» (Robert L. Brown) شناسایی شد. در دهه‌ی ۱۹۸۰ بود که ستاره‌شناسان این ایده را فرموله کردند که جرم فشرده‌ی مرکزی احتمالا سیاهچاله‌ای با ابعاد – تا آن زمان – غیرقابل تصور است.
در سال ۱۹۹۴ هم راینهارد گنزل و تیمی از دانشگاه کالیفرنیا برکلی از طیف‌سنجی فروسرخ و زیرمیلی‌متری برای استنباط جرمی فشرده با جرم ۳ میلیون برابر خورشید در این ناحیه استفاده کردند.
در طول دهه‌ی بعد، ستاره‌شناسان به رد سایر گزینه‌های احتمالی برای ماهیت این جرم، از جمله خوشه‌های ستاره‌ای بسیار متراکم، ادامه دادند و چنین روندی، این ایده را تقویت کرد که «قوس ای*» یک سیاهچاله‌ی بسیار پرجرم است.
شواهد قطعی مبنی بر اینکه جرم فشرده‌ی کمان ای* یک سیاهچاله‌ی کلان‌جرم است در سال ۲۰۱۸ و زمانی ارائه شد که ستاره‌شناسان توسط تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) رصدخانه‌ی جنوبی اروپا (ESO) گسیل‌های ناشی از فعل‌وانفعالات مغناطیسی توده‌های گاز داغ نزدیک به سیاهچاله را که با سرعت حدود ۳۰ درصد نور حرکت می‌کردند، مشاهده کردند. این مشاهدات دقیقا با پیش‌بینی‌های تئوری مربوط به نقاط داغی که به دور یک سیاهچاله با جرم چهار میلیون برابر خورشید می‌چرخند، مطابقت داشت.
آیا کمان ای* راه شیری را می‌بلعد؟
طرحی گرافیکی از یک هسته‌ی کهکشانی فعالی
Credit: ESA/NASA, the AVO project and Paolo Padovani
این یک تصور غلط رایج است که سیاهچاله‌ها همه‌ی مواد را می‌مکند. درعوض، آن‌ها هر ماده‌ای را که خیلی نزدیک باشد، در گرانش خود می‌گیرند. بنابراین، برای مثال اگر خورشید با یک سیاهچاله جایگزین شود، زمین در مدار خود ثابت و ایمن باقی می‌ماند، هرچند دیگر گرما و نور را دریافت نخواهد کرد.
بسیاری از سیاهچاله‌ها مواد، گاز و غبار یا موادی را که از ستاره‌های مجاور جدا شده‌اند، مصرف می‌کنند به شیوه‌ای که این مواد آن‌ها را در یک قرص برافزایشی دربر می‌گیرند و به تدریج به مرکز قرص که سیاهچاله قرار دارد فرومی‌ریزند.
در پی چنین رویدادی، شرایط خشونت‌بار در قرص برافزایشی، گسیل و جت‌های قدرتمندی را از ناحیه‌ای ایجاد می‌کند که «هسته‌ی کهکشانی فعال» (AGN) نامیده می‌شود. کمان ای* هم‌اکنون به اندازه‌ی کافی ماده را نمی‌بلعد تا یک هسته‌ی فعال کهکشانی را شکل دهد و یک ستاره یا جرم دیگر باید تقریبا مستقیم به آن برخورد کند، تا در سیاهچاله مصرف شود.
با این حال، زمانی که حدود ۴ میلیارد سال دیگر کهکشان راه شیری با ستارگان کهکشان «آندرومدا» (Andromeda) برخورد کرده و ادغام می‌شود و سیاهچاله‌ای دیگر و بالقوه بسیار بزرگ‌تر را به‌وجود می‌آورد، این روند می‌تواند تغییر کند.
عکس کاور: طرحی گرافیکی (با ابعاد غیرواقعی) از نمای نزدیک کمان ای*
Credit: iStock
منبع: Space
