فرایند ستاره‌زایی و جرم سیاهچاله‌های غول‌پیکر

 

فرایند ستاره‌زایی و جرم سیاهچاله‌های غول‌پیکر

بیگ بنگ: اخترشناسانی که درباره چگونگی شکل‌گیری تکامل ستارگان در کیهان تحقیق می‌کنند، کشف کردند کهکشان‌های ساکن (کهکشان‌هایی که در حال حاضر بسیاری از ستاره‌های جدید را نمی‌سازند) غالباً هسته‌های کهکشانی فعالی، دارند.

در تصویر بالا محتوای ستاره‌ایِ جهان کنونی که صد میلیون سال نوری گستردگی دارد، شبیه‌سازی شده است. اخترشناسان از این شبیه‌سازی برای بررسی چگونگی خاموشیِ فرایند ستاره‌زایی به دلیل تجمع در سیاهچاله‌های غول‌پیکر استفاده کرده‌اند. اخترشناسان با بررسی این فرایند دریافتند که آن دسته از کهکشان‌هایی که در حال حاضر در ایجاد ستاره‌های زیاد نقش چندانی ندارند، دارای هسته‌های کهکشانی فعالی هستند.

به گزارش بیگ بنگ، این “هسته‌های کهکشانی فعال” مواد را در داخل دیسک‌هایی انباشت می‌کنند. انرژی حاصل از این فرایند در قالب تابش‌های مهیب یا جت‌هایی از ذرات به بیرون انتشار پیدا می‌کند. این جت‌های ذرات می‌توانند با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت کنند. این گمانه‌زنی مطرح است که انفجارهای فوق‌الذکر باعث بروز جریان بیرونی گاز تا هزاران سال نوری می‌شوند. در پی این اتفاق، مواد ستاره‌زایی بالقوه به نوعی دچار اختلال می‌شوند.

این مکانیزم به نوعی محدودکننده است، زیرا عملِ پراکندگی سرانجام باعث محدود شدن تجمع گاز در خود سیاهچاله می‌شود. البته مکانیزم‌های دیگری هم در این بین پیشنهاد شده است. مثلاً می‌گویند ایجاد ابرنواختر در طی فرایند ستاره‌زایی می‌تواند دخیل باشد؛ یک عده هم بادهای قدرتمند ستاره‌ای را مسئول می‌دانند. محققان سخت در تلاش‌اند تا با تحقیقات خود صحت و ثقم این آلترناتیوها را بررسی کنند.

اخترشناسان مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیت‌سونیان(CfA) به نام‌های برایان تزاراس، رینار واینبرگر، لارس هرنکوئیست و همکاران‌شان از شبیه‌سازی هیدرودینامیک بزرگ-مقیاس موسوم به IllustrisTNG برای بررسی مراحل توسعه کهکشان‌ها و سیاهچاله‌هایشان استفاده کردند. آنان رابطه میان بازخورد سیاهچاله و سرکوب فرایند ستاره‌زایی را نیز مورد توجه ویژه قرار دادند. اگرچه کماکان جزئیات تجمع مواد در سیاهچاله‌ها به خوبی درک نشده است، اما شبیه‌سازی این فرصت را به دانشمندان می‌دهد تا طیف وسیعی از آلترناتیوها را آزمایش کنند.

بر اساس یافته‌های دانشمندان، کهکشان‌های موجود در جهان محلی که بیش از ۱۰ میلیارد ستاره دارند، به محض اینکه انرژی بادی حاصل از انباشت مواد در سیاهچاله در آنها بزرگتر از انرژی گرانشی موجود در گازها شود، فرایند ستاره‌زایی متوقف یا کُند می‌شود.

این اتفاق زمانی می‌تواند روی دهد که جرم سیاهچاله‎های غول‌پیکر از ۱۶۰ میلیون برابر جرم خورشید تجاوز کند. ۹۰ درصد کهکشان‌هایی که دارای سیاهچاله‌های کوچکتری هستند، به شدت مشغول ستاره‌زایی هستند و ۹۰ درصد کهکشان‌هایی که سیاهچاله‌های بزرگتری را در دل خود جای داده‌اند، آرام و غیرفعال‌اند. تیم محققان نتایج شبیه‌سازی‌ها را با مشاهده ۹۱ کهکشان مقایسه کرده و به تطابق خوبی رسیدند. با این حال، مشاهدات از طیف عظیمی از رفتارها حکایت دارند. جزئیات بیشتر این پژوهش در Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده است.

ترجمه: منصور نقی‌لو // منبع: بیگ بنگ