پورفیریون، جت‌های سیاه‌چاله‌ای به طول ۲۳ میلیون سال نوری، توسط کلتک کشف شدند‌!

ستاره‌شناسان بزرگترین جت‌های سیاه‌چاله‌ای شناخته شده را کشف کرده‌اند که به طرز شگفت‌انگیزی ۲۳ میلیون سال نوری طول دارند. برای درک بهتر، این طول معادل قرار دادن ۱۴۰ کهکشان راه شیری به‌صورت متوالی است!

این ساختار عظیم که “پورفیریون (یک غول اساطیری یونانی)” نام‌گذاری شده است، از دوره‌ای نشأت می‌گیرد که جهان تنها ۶.۳ میلیارد سال داشت؛ یعنی حدود نیمی از سن فعلی آن که ۱۳.۸ میلیارد سال است. این جت‌های قدرتمند از یک سیاه‌چاله ابر-پرجرم در مرکز یک کهکشان دوردست سرچشمه می‌گیرند و در جهت‌های مخالف پرتاب می‌شوند.

مارتین اوی، محقق فوق‌دکتری در کلتک و نویسنده اصلی مقاله‌ای که این یافته‌ها را گزارش می‌کند، گفت:

جت‌های سیاه‌چاله‌ای همچون جت‌های پورفیریون بسیار قدرتمند هستند؛ در این مورد، دو جت با هم قدرتی معادل 10به توان 39 وات دارند! این معادل انرژی تولیدی تریلیون‌ها ستاره یا حدود ۱۰۰ کهکشان است.

او اضافه کرد:

این جفت فقط به اندازه یک منظومه شمسی یا یک راه شیری نیستند؛ ما در مورد ۱۴۰ برابر قطر راه شیری صحبت می‌کنیم. راه شیری در برابر این دو فوران عظیم، نقطه‌ای کوچکی خواهد بود.

جت‌های سیاه‌چاله‌ای و شکل‌دهی به جهان اولیه

این کشف جدید نشان می‌دهد که سیستم‌های جت عظیمی مانند پورفیریون ممکن است در شکل‌دهی کهکشان‌ها در جهان اولیه نقشی مهم‌تر از آنچه پیشتر تصور می‌شد، ایفا کرده باشند. پورفیریون در دوره‌ای شکل گرفته که شبکه کیهانی، شبکه‌ای ظریف از رشته‌هایی که کهکشان‌ها را به هم پیوند می‌دهند، فشرده‌تر از امروز بود.

در نتیجه، جت‌های عظیمی مانند پورفیریون بخش وسیع‌تری از این ساختار متصل را پوشش می‌دادند و نسبت به جت‌های مشابه در جهان کنونی، ناحیه بزرگتری را تحت تأثیر قرار می‌دادند.

اوی توضیح می‌دهد:

در دهه‌های اخیر، ستاره‌شناسان مشاهدات و شبیه‌سازی‌های عددی بسیاری انجام داده‌اند که نشان می‌دهد گرمای ناشی از جت‌های سیاه‌چاله‌ای، محیط بین‌ستاره‌ای (ISM) را گرم می‌کند. این افزایش فشار در محیط بین‌ستاره‌ای از فروپاشی ابرهای گازی به ستاره جلوگیری می‌کند.

او اضافه می‌کند:

پس جت‌های سیاه‌چاله‌ای سرعت تشکیل ستاره‌های جدید را کاهش می‌دهند. این “کنترل تولد ستاره‌ای” باعث می‌شود که کهکشان‌ها به سرعت تکامل نیابند و جوان‌تر باقی بمانند.

اوی در ادامه توضیح می‌دهد:

قدرت جت‌ها را می‌توان از طریق توان آن‌ها سنجید که با انرژی آزادشده در هنگام فاجعه‌بارترین برخوردهای کیهانی معادل است. به‌عنوان مثال، زمانی که دو خوشه کهکشانی (که هر کدام گاهی هزاران کهکشان در خود جای داده‌اند!) با یکدیگر ادغام می‌شوند.

بنابراین، به نظر می‌رسد سیستم‌های جتی مانند پورفیریون از جمله پرانرژی‌ترین “نمایش‌های” رخ‌داده در جهان پس از بیگ‌بنگ باشند.

شناسایی کهکشان میزبان پورفیریون

برای شناسایی کهکشان میزبان پورفیریون، پژوهشگران از تلسکوپ رادیویی غول‌پیکر مترویو (GMRT) در هند استفاده کردند و داده‌هایی از پروژه ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک (DESI) در رصدخانه ملی کیت پیک در آریزونا را به کار بردند.

مشاهدات آن‌ها منشأ این جت‌ها را یک کهکشان عظیم، حدود ۱۰ برابر اندازه راه شیری معرفی کرد. تحلیل‌های بیشتر با رصدخانه W. M. Keck در هاوایی نشان داد که پورفیریون در فاصله‌ای خیره‌کننده، ۷.۵ میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد.

اوی می‌گوید:

تاکنون، جت‌های غول‌پیکر بیشتر در فواصل نزدیک‌تر مشاهده شده‌اند. در نزدیکی جهان ما، بیشتر سیاه‌چاله‌های فعال از نوع “جت‌مد‘”هستند و بخش عمده‌ای از انرژی‌ای که این سیاهچاله‌ها به بخش‌های بیرونی کهکشان‌شان می‌فرستند (و حتی فراتر)، به شکل جت است.

او اضافه می‌کند:

با ساخت ابزارهای حساس‌تر، همان‌طور که در دو دهه گذشته با تلسکوپ بین‌المللی LOFAR انجام داده‌ایم، موفق به مشاهده سیستم‌های جت عظیم در بخش‌های دورتر جهان نیز شده‌ایم.»

پورفیریون یکی از این نمونه‌ها است. نکته شگفت‌انگیز این است که ما می‌بینیم پورفیریون از یک سیاه‌چاله فعال در حالت جت‌مد ایجاد نشده است، بلکه مانند کوازارهای جهان نزدیک‌تر به ما از یک سیاه‌چاله در حالت تابشی سرچشمه می‌گیرد.

پراکندگی میدان‌های مغناطیسی

چگونگی گسترش جت‌ها به این فاصله‌های دور از کهکشان‌های میزبانشان بدون بی‌ثبات شدن هنوز ناشناخته است. مارتین هاردکسل، نویسنده دوم این مطالعه می‌گوید:

تفسیر من این است که برای حفظ این پایداری، نیاز به یک رویداد جذب طولانی و پایدار در اطراف سیاه‌چاله ابر-پرجرم مرکزی داریم، به طوری که این جت‌ها برای مدت زمانی حدود یک میلیارد سال فعال بمانند و در تمام آن مدت در همان جهت قبلی مانده و تغیرر جهت ندهند.

اوی قصد دارد در مرحله بعدی به بررسی دقیق‌تر تأثیر این سیستم‌های جت عظیم بر محیط اطرافشان بپردازد. جت‌ها پرتوهای کیهانی، حرارت، عناصر سنگین و میدان‌های مغناطیسی را در نواحی بین کهکشان‌ها توزیع می‌کنند. تمرکز اصلی اوی بررسی این است که چگونه این جت‌های عظیم به پراکندگی گسترده مغناطیس در فضای اطراف کمک می‌کنند.

او می‌گوید:

تا به حال، به دلیل اینکه جت‌های عظیم بسیار نادر به نظر می‌رسیدند، امکان اینکه آن‌ها میدان‌های اولیه کیهانی را که از آن میدان‌های مغناطیسی مدرن به وجود آمده‌اند، ایجاد کرده باشند، مورد توجه قرار نگرفته بود.

به همین دلیل، اکنون می‌خواهم با جزئیات بیشتری بررسی کنم که آیا و دقیقاً چگونه جت‌های عظیم میدان‌های بذر کیهانی را ایجاد کرده‌اند.

این مطالعه در مجله Nature منتشر شده است.

منبع: Interestingengineering