نخستین سیاهچاله‌ای که بشر تصویرش را دید

کهکشان عظیم مسیه ۸۷ برای بسیاری از دوستداران نجوم و کیهان‌شناسی آشنا است. سیاهچاله واقع در قلب این کهکشان در فاصله ۵۵میلیون سال نوری از ما، نخستین سیاهچاله‌ای بود که بشر توانست به کمک تلسکوپ‌های رادیویی، تصویری از سایه‌ آن را مشاهده کند.

درواقع چهار سال پیش، تلسکوپ «ایونت هورایزن» با انتشار تصویری از این سیاه‌چاله کلان‌جرم، آغازگر مرحله جدیدی از کیهان‌شناسی شد. ابرسیاهچاله‌ای که بیش از ۱۵۰۰ مرتبه از سیاهچاله کهکشان ما یعنی «کمان ای*» سنگین‌تر است و دانشمندان همین اواخر بر اساس رصدهای ۲۲ ساله متوجه شدند که دو فوران عظیم این سیاهچاله در چرخه‌ای ۱۱ ساله در حال چرخش‌اند و ازاین‌رو به این نتیجه رسیدند که مسیه ۸۷، یک سیاهچاله چرخان است.

دانشمندان بر اساس مدل‌های نظری خود از گسیل الکترومغناطیسی و ریخت‌شناسی جت این سیاهچاله، و سازگاری این مدل‌ها با آنچه در طیف فروسرخ، نوری و رادیویی مشاهدات ظاهر شد، می‌دانستند که این سیاهچاله کلان‌جرم احتمالا به‌شدت چرخان است و همچنین از این واقعیت آگاه بودند که پلاسما در جت‌های خروجی این سیاهچاله، به‌شدت مغناطیده شده است و این به ذرات تا فواصل هزاران سال نوری آن‌سوتر شتاب می‌‌دهد.

کیهان‌شناسان همچنین پیش‌ازاین می‌دانستند که ابرسیاهچاله مرکز کهکشان مسیه ۸۷ که از ۱۲ هزار خوشه کروی تشکیل شده است، یک «جت پلاسمایی» (شراره‌های گازی نیرومند گسترده) آزاد و پرتاب می‌کند که تا فاصله حدود شش هزار سال نوری گسترش می‌یابد. اما دانشمندان تاکنون مطمئن نبودند که این «جت» چگونه و تحت چه شرایطی شکل می‌گیرد، و چگونه تا چنان فاصله دوری این‌‌گونه پایدار می‌ماند.

این معما که سیاهچاله‌ها چگونه می‌توانند انرژی خود را بیرون پراکنده کنند، نزدیک به ۵۰ سال است که ذهن دانشمندان را به خود درگیر کرده است. اما اینک گروهی از پژوهشگران دانشگاه پرینستون در مقاله‌ای که روز سه‌شنبه ۱۴ نوامبر در آستروفیزیکال‌ ژورنال منتشرشده است، می‌گویند که ممکن است پاسخ این راز کیهانی را یافته باشند. به‌طورکلی تصور می‌شود که هیچ‌چیز، حتی نور نیز نمی‌تواند از کشش گرانشی شدید یک سیاهچاله فرار کند. اما این تعبیر دست‌کم به این شکل، چندان هم درست نیست.

درواقع دانشمندان از اواخر دهه ۱۹۷۰ میلادی این نظریه را مطرح کردند که وقتی یک سیاهچاله با سرعت بسیار زیاد می‌چرخد، می‌تواند انرژی دورانی خود را به‌صورت جت‌های

خروجی عظیم انرژی از دست بدهد و به‌بیان‌دیگر این انرژی را به شکل فوران‌های عمود بر افق رویداد سیاه‌چاله پرتاب کند.

پیش‌ازاین، پژوهشگران با استفاده از یک شبکه‌ سراسری شامل بیش از ۲۰ تلسکوپ، ۱۷۰ رصد بین سال‌های ۲۰۰۰ تا ۲۰۲۲ را بررسی کرده و فواره‌ای عظیم را ردیابی کرده بودند که تا ۴۹۰۰ سال نوری امتداد یافته بود و به دلیل تاثیر توهم بصری به نظر می‌رسید این فوران خروجی عظیم با سرعتی پنج برابر نور در حال حرکت است. تیمی از اخترشناسان، همچنین با تجزیه‌وتحلیل تصویر سیاهچاله مرکز کهکشان ام‌۸۷، دریافته بودند که میدان مغناطیسی آن به‌قدری قوی است که گاهی اوقات مانع از بلعیدن مواد پیرامون سیاهچاله می‌شود.

اکنون زیرمجموعه‌ای از همان تیم اخترشناسان، به تجزیه‌وتحلیل جدید از تصویر سیاهچاله پرداخته و نشان داده است که میدان مغناطیسی عامل کاهش سرعت چرخش سیاهچاله است. درست مانند چرخشی که سرعت آن با گذشت زمان کاهش می‌یابد.

اندرو چیل، اخترفیزیکدان دانشگاه پرینستون در نیوجرسی و نویسنده اصلی این مقاله، در گفت‌وگو با اسپیس می‌گوید برای این‌که ۱۰۰ درصد تشخیص دهیم که آیا انرژی از سطح خود سیاهچاله خارج می‌شود یا خیر، به تصاویر دیگر و با حساسیت بالاتر نیاز داریم. درواقع، انرژی وارد شده به اعماق فضا در جریان این فرآیند، مثل ترمز عمل می‌کنند. فرایندی که در اثر جریان ساختارهایی به نام جت‌های نسبیتی ایجاد می‌شود که تا ۱۰ برابر طولانی‌تر از کهکشان راه شیری ما امتداد پیدا می‌کنند.

جورج وونگ، یکی از نویسندگان این مقاله از دانشگاه پرینستون، می‌گوید: «اگر زمین را بگیرید، همه‌اش را به تی‌ان‌تی تبدیل کنید و آن را هزار بار در ثانیه به مدت میلیون‌ها و میلیون‌ها سال منفجر کنید، این مقدار انرژی است که اکنون داریم از سیاهچاله واقع در مرکز کهکشان ام‌۸۷ دریافت می‌کنیم.»

به گفته دانشمندان، این واقعیت که سیاهچاله‌ها می‌توانند انرژی‌ خود را از دست بدهند، ازجمله پیش‌بینی‌های نظریه نسبیت اینشتین به شمار می‌رود. دانشمندان پیش‌ازاین می‌دانستند که بخشی از اتلاف انرژی ممکن است به دلیل میدان‌های مغناطیسی باشد، اما به‌طور دقیق نمی‌دانستند که این فرآیند چگونه رخ می‌دهد. اما یافته‌های جدید نشان می‌دهد که انرژی خارج‌شده از سیاهچاله در جهت میدان مغناطیسی آن بیرون می‌رود و به گفته اخترشناسان، این احتمال وجود دارد که انرژی بیرون رانده‌شده از مسیه ۸۷، به یک سیاهچاله دیگر سرازیر شود. بر اساس مدل‌سازی‌های دانشمندان دانشگاه پرینستون، میزان انرژی خروجی از این سیاهچاله، مشابه چیزی است که جت‌های خروجی به آن نیاز دارند، اگرچه ستاره‌شناسان هنوز دراین‌باره کاملا مطمئن نیستند.

به گفته آن‌ها رصدهای آتی نسل بعدی تلسکوپ ایونت هورایزن که اینک در دست‌ ساخت است، احتمالا پاسخ این پرسش‌ها را به ما خواهند داد. انتظار می‌رود تلسکوپ جدید، آنتن‌های بیشتری را به شبکه مجازی تلسکوپ‌ها بیفزاید تا تصاویر واضح‌تر و شاید حتی بتواند فیلم‌هایی نیز از سیاهچاله‌ها ثبت کند.