چرا برخی کهکشانهای کوچک سیاه چاله بزرگ دارند؟
به‌نظر می‌رسد بیشتر کهکشانهای عالم از‌جمله کهکشان راه شیری در مرکز خود سیاهچالههای کلان‌جرم دارند. تلسکوپ افق رویداد به‌تازگی تصویری از یکی از این سیاه‌چاله‌ها ثبت کرد که درون کهکشان ویرگو و در فاصله‌ی ۵۵ میلیون سال نوری از ما قرار دارد. این، اتفاق خوشایندی محسوب می‌شود و به‌محض اینکه از واقعیتی غافل‌گیر‌کننده عبور می‌کنیم، با اتفاق غافلگیر‌کننده‌ی دیگری مواجه می‌شویم.
به‌گفته‌ی دانشمندان، رابطه‌ی بسیار خاصی میان جرم سیاه چاله مرکز کهکشان و ویژگی‌ها‌ی خود کهکشان میزبان وجود دارد. به‌عنوان مثال، هرچه اندازه‌ی کهکشان بزرگ‌تر باشد، سیاه‌چاله‌ی مرکز آن نیز بزرگ‌تر خواهد بود؛ اما درباره‌ی این ارتباط میان اندازه‌ی کهکشان و جرم سیاه‌چاله‌ی آن، تعدادی مثال عجیب نیز وجود دارد و ستاره‌شناسانی که این موارد عجیب را بررسی می‌کنند، ممکن است ارتباطی حیاتی میان تکامل سیاه‌چاله‌ها و کهکشان‌ها گزارش کنند.
شروعی تاریک
اگر در این فکر هستید که اول سیاه‌چاله بود یا کهکشان، جواب این است که: نمی‌دانیم. حدود ۱۳.۵ میلیارد سال پیش، زمانی‌که اولین ستاره‌ها تشکیل شدند، هم‌زمان کهکشان‌ها و سیاهچالههای دیگر نیز به‌وجود آمدند. بااینحال، معلوم نیست سیاه‌چاله‌ها درون کهکشانهای جوان به‌وجود آمدند یا کهکشان‌ها در اطراف سیاه‌چاله‌ها به‌هم آمیختند و تشکیل شدند. به‌هر‌حال، به‌سرعت روابط تنگاتنگی میان آن‌ها شکل گرفت.
ستاره‌شناسان معتقدند ارتباط و بر‌هم‌کنش منظمی میان سیاهچالههای بزرگ و کهکشانهای میزبان این سیاه‌چاله‌ها به‌چشم می‌خورد. هرچه کهکشان بزرگ‌تر باشد، ماده‌ی بیشتری در خود جای می‌دهد و هرچه ماده‌ی تشکیل‌دهنده‌ی کهکشان بیشتر باشد، سوخت بیشتری دردسترس حجم بی‌نهایت معده‌ی سیاه‌چاله قرار می‌گیرد؛ اما سیاه‌چاله‌ها با بلعیدن مواد، فعال می‌شوند. گاز‌ها‌ی دارای انرژی بسیار زیاد وقتی در ناحیه‌ی افق رویداد به‌دام می‌افتند، به دور سیاه‌چاله می‌گردند. دما‌ی بعضی از این گاز‌ها به‌حدی افزایش می‌یابد که به‌طورناگهانی شروع به تابش می‌کنند و از محل سیاه‌چاله دور می‌شوند. در‌صورتی‌که مواد به ناحیه‌ی افق رویداد نرسند و در لبه‌ها‌ی دور‌تر از مرکز کهکشان در حال گردش باشند، جت‌ها‌ی بلندی را تشکیل می‌دهند که گه‌گاه دنباله‌ی آن‌ها هزاران سال نوری در محیط اطراف سیاه‌چاله ادامه دارد.
همان‌گونه که تصور می‌کنید، انرژی زیادی به محیط اطراف سیاه‌چاله منتقل می‌شود. این انرژی منتقل‌شده به محیط اطراف گاز‌ها‌ی اطراف سیاه‌چاله را بسیار داغ و بر‌انگیخته می‌کند و این گاز‌ها‌ی بر‌انگیخته و داغ تمایل کمی به بازگشت و برخورد به سیاه‌چاله دارند. زمانی‌که گاز‌ها‌ی اطراف به این شکل از سیاه‌چاله دور می‌مانند، سیاه‌چاله دیگر نمی‌تواند بیش‌از‌حد ماده ببلعد؛ بنابر‌این، اندازه‌ی آن تقریبا ثابت باقی می‌ماند.
در‌صورتی‌که کهکشان قابلیت رشد بیشتر داشته باشد، میزان گاز بیشتری به‌سمت مرکز سرازیر می‌شود و در این صورت، تصورات قبلی در‌هم می‌شکنند و باردیگر سیاه‌چاله تغذیه می‌شود. این قسمت با مرحله‌ی جدیدی همراه است که از رشد بی‌رویه و خارج از کنترل سیاه‌چاله جلوگیری می‌کند. بدین‌ترتیب، همین که کهکشان‌ها بزرگ‌تر می‌شوند، سیاهچالههای آن‌ها نیز همراه‌با آن‌ها رشد می‌کنند. کهکشانهای کوچک سیاهچالههای کوچکی دارند و کهکشانهای بزرگ سیاهچالههای بزرگ؛ البته به‌جز چند مورد استثنا که این‌گونه رفتار نمی‌کنند.
راز تکههای آبی
بعضی از کهکشان‌ها خارج از روند تعریف‌شده سیاهچالههای بسیار عظیم در مرکز خود دارند. اگر این کهکشان‌ها واقعا ماده‌ی کافی برای این حد بزرگ‌کردن سیاه‌چاله‌ها ندارند، این‌سیاه‌چاله‌ها چگونه این‌قدر رشد کرده‌اند؟ طبق پژوهشی جدید، پاسخ این پرسش می‌تواند در نوعی از کهکشان‌ها به‌نام «تکههای آبی» (Blue Nuggets) نهفته باشد. تکههای آبی نوعی کهکشان هستند و واقعا همین نام را دارند.
کهکشانهای تکههای آبی، تنها در دور‌دست‌ها یافت می‌شوند؛ بدین‌معنی که به زمان‌ها‌ی اولیه‌ی خلقت جهان تعلق دارند. این کهکشان‌ها همان‌گونه که از نامشان مشخص است، رنگی آبی دارند و بسیار کوچک هستند و سرعت تشکیل ستاره در آن‌ها بسیار زیاد است. ازآنجاکه نرخ تشکیل ستاره در این کهکشان‌ها دیوانه‌وار است و به‌نظر می‌رسد بیشتر ستارههای تولید‌شده در اندازه‌ی بزرگ و به رنگ آبی روشن هستند، نام کهکشان از رنگ همین ستاره‌ها گرفته شده است. بر‌خلاف اندازه‌ی کوچک، این کهکشان‌ها از جریان‌ها‌ی گازی اطرافشان تغذیه می‌شوند؛ یعنی میزان زیادی از مواد به درون این کهکشانهای کوچک نفوذ می‌کند و نرخ تشکیل ستاره‌ها را افزایش می‌دهد.
تغذیه‌ی دستگاه
هجوم مواد به درون کهکشان در سن پایین آن هزینه‌ای دارد. با ادامه‌ی این فعالیت‌ها، سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم در مرکز این کهکشانهای جوان به‌وجود می‌آید که اندازه‌ی آن بیش از حد انتظار است. در این موقعیت، سیاه‌چاله‌ی بزرگ مواد بلعیده‌شده را روی کهکشان آبی می‌ریزد و با این کار، تشکیل ستارههای بیشتر را متوقف می‌کند.
ازآنجاکه اندازه‌ی کهکشان بسیار کوچک است، این فوران سیاه‌چاله تشکیل ستاره‌ها را تنها در مرکز آن متوقف نمی‌کند؛ بلکه از رشد کهکشان در همان سن پایین جلوگیری می‌کند. بنابر‌این جمعیت ستارههای جوان آبی که کهکشان را زیبا می‌کردند، از بین می‌روند و تنها ستارههای پیر و کم‌نور قرمزرنگ از آن‌ها باقی می‌ماند که فعالیت بسیار کمی نیز می‌کنند. همین اتفاق کهکشان آبی را به کهکشان قرمز تبدیل می‌کند که به‌دلیل فعالیت‌ها‌ی قدیم، سیاه‌چاله‌ی عظیمی در مرکز آن باقی مانده است.
آیا این داستان درباره‌ی کهکشانهای کوچک و سیاه‌چاله‌ی بزرگ درون آن‌ها واقعیت دارد؟ ما تنها چند نمونه از این کهکشان‌ها را دیده‌ایم و بدون اطلاعات بیشتر نمی‌توانیم به نتایج قطعی برسیم. بااینحال، این داستان بسیار قانع‌کننده است و می‌تواند کلیدی برای داستان مداوم میان کهکشان‌ها و سیاهچالههای آن‌ها باشد.
نظرات