سیاه‌چاله‌ای که اولین تصویر آن تاریخ‌ساز شد، به دور خود می‌چرخد

پژوهشگرها برای ثبت اولین تصویر سیاه‌چاله نیاز به ساخت تلسکوپی به بزرگی زمین داشتند. آن‌ها برای این کار داده‌های رصدخانه‌های سراسر دنیا را به یکدیگر وصل کردند. وقتی تصویر درخشان و تار سیاه‌چاله در سال ۲۰۱۹ منتشر شد، تمام خبرگزاری‌ها این اتفاق را به تیتر اصلی خود تبدیل کردند.

به گزارش ساینس‌آلرت، حالا همان‌ سیاه‌چاله‌ی غول‌پیکر که در مرکز کهکشان مسیه ۸۷ (M87) قرار دارد، رازهای بیشتری را آشکار کرده است. بر اساس تحلیلی ۲۲ ساله از رصدهای مربوط به هسته‌ی M87، سیاه‌چاله‌ی مرکزی این کهکشان به دور خود می‌چرخد.

به گفته‌ی کازیهیرو هادا از رصدخانه‌ی ملی ژاپن، پس از موفقیت در عکس‌برداری از اولین سیاه‌چاله در کهکشان M87 با تلسکوپ ایونت هورایزن، پرسش درباره‌ی چرخش سیاه‌چاله به دور خود یکی از موضوعات موردتوجه دانشمندان بود. اکنون آن انتظار به قطعیت تبدیل شده و دانشمندان دریافته‌اند که سیاه‌چاله‌ی غول‌پیکر واقعاً درحال چرخش است.

پژوهشگرها با استفاده از شبکه‌ای سراسری شامل بیش از ۲۰ تلسکوپ به تحلیل ۱۷۰ رصد دریافتی از M87 بین سال‌های ۲۰۰۰ و ۲۰۲۲ پرداختند. آن‌ها نتوانستند چیزی را درون افق رویداد سیاه‌چاله رصد کنند، زیرا کشش گرانشی سیاه‌چاله‌ها به‌قدری قوی است که حتی نور هم نمی‌تواند از آن‌ها بگریزد، اما توانستند فواره‌ای عظیم را ردیابی کنند که تا قطر ۴۹۰۰ سال نوری امتداد یافته بود و به دلیل توهم بصری موسوم به حرکت ماورای نور، به نظر می‌رسید با سرعتی پنج برابر نور در حال حرکت است.

فواره‌ی یادشده برای اولین بار در سال ۱۹۱۸ توسط ستاره‌شناسی به نام هبر کورتیس رصد شد. با این‌‌حال تلسکوپ هابل بود که برای اولین بار تصویر آن را ثبت کرد.

دانشمندان هنوز کاملاً مطمئن نیستند که فواره‌های قدرتمند سیاه‌چاله‌ی مسیه ۸۷ چگونه ایجاد شده‌اند، اما بر اساس حدس و گمان‌ها، حرکت تابش‌ها و ذرات در راستای خطوط میدان مغناطیسی سیاه‌چاله باعث ایجاد این فواره‌ها شده‌اند.

پژوهشگرها متوجه شدند سیاه‌چاله‌ی مرکز M87 به آرامی زاویه‌ی فواره‌ی خود را به اندازه‌ی تقریباً ۱۰ درجه تغییر می‌دهد و سپس دوباره به موقعیت اصلی بازمی‌گردد. این چرخه هر ۱۱ سال یک بار تکرار می‌شود. آن‌ها براساس این تغییر در زاویه‌ی فواره، وجود سیاه‌چاله‌ی چرخان را استنباط کردند.

سیاه‌چاله‌های چرخان، فضازمان اطراف خود را در فرایندی به نام کشش چارچوب، خم می‌کنند و باعث واژگونی قرص‌ برافزایشی و فواره می‌شوند. به گفته‌ی کویی یوژو، اخترفیزیکدان و یکی از مؤلفان پژوهش، ازآنجاکه ناهماهنگی بین سیاه‌چاله و قرص نسبتاً اندک است، دوره‌ی انحراف تقریباً ۱۱ سال به طول می‌انجامد. به همین دلیل، انباشته‌سازی داده‌های باکیفیت از ردیابی ساختار M87 در طی دو دهه و همچنین تحلیل دقیق برای رسیدن به این هدف ضرورت دارد.

مسیه ۸۷ با فاصله‌ی ۵۴ میلیون سال نوری، نسبت به کهکشان‌های دیگر به زمین نزدیک‌تر است. این کهکشان که سال‌ها ناظران آسمان شب را جذب خود کرده، برای اولین بار در سال ۱۷۸۱ توسط ستاره‌شناسی به نام چارلز مسیه رصد شد. او با قرار دادن تلسکوپ خود به سمت صورت فلکی سنبله، این کهکشان را کشف کرد و نام مسیه ۸۷ یا M87 برگرفته از نام وی است.

تصور می‌شود اغلب سیاه‌چاله‌ها با سرعتی نزدیک به سرعت نور به دور خود بچرخند و برخی از آن‌ها هم تا حدودی این روند را ثابت کرده‌اند. بر اساس رصدهای سال ۲۰۱۳، سیاه‌چاله‌ای که در مرکز کهکشان NGC 1365 در فاصله‌ی ۶۰ میلیون سال نوری از زمین قرار دارد، با ۸۴ درصد سرعت نور به دور خود می‌چرخد.

دانشمندان با استفاده از الگوهای نوسانی پرتو ایکس در سال ۲۰۱۹ به این نتیجه رسیدند که سیاه‌چاله‌ای دیگر با ۵۰ درصد سرعت نور می‌چرخد، اما چرا سرعت چرخش سیاه‌چاله‌ها تا این حد زیاد است؟ زمانی که ماده به صورت تکینگی یا سیاه‌چاله دچار فروپاشی می‌شود، در حجم بسیار کمی متراکم می‌شود؛ اما تکانه‌ی زاویه‌ای خود را حفظ می‌کند. اگر ماده‌ متعلق به ستاره‌ی در حال چرخش باشد، سرعت چرخشی آن با فشرده‌شدن افزایش می‌یابد. این روند به اسکیت‌باز روی یخ شباهت دارد که با جمع کردن بازوهایش سرعت بیشتری پیدا می‌کند.

یافته‌های پژوهشگران در مجله نیچر منتشر شده است.