[در ویدئو] بیستمین سالگرد Futura با فرانسوا کامبز 2021 بیستمین سالگرد Futura است! در این مناسبت بزرگ، ما از حامیان مالی خود خواستیم تا نظرات خود را در مورد این موضوع بیان کنند… فرانسوا کومب به طور مشخص خود را به این تمرین وام داد و به عنوان یک اخترفیزیکدان در مورد گذشته، و همچنین در 20 سال آینده، تحلیل خود را به ما ارائه می دهد.
به نظر می رسد تکامل سیاهچاله های کلان پرجرم و کهکشان ها ذاتاً به هم مرتبط هستند. مدل‌های عددی مورد استفاده برای درک این تکامل، وجود نوعی پیوند بین اولین کهکشان‌های به اصطلاح ستاره‌باران و اختروش‌ها، این هسته‌های فعال فوق‌العاده درخشان کهکشان‌ها را در اوایل تاریخ کهکشان‌ها پیش‌بینی کردند. تیمی از اخترفیزیکدانان به تازگی نمونه ای را برای اولین بار در آرشیو مشاهدات تلسکوپ هابل کشف کرده اند.
امروزه دیگر هیچ شکی وجود ندارد که در قلب کهکشان های بزرگ یک جرم فشرده وجود دارد که از یک میلیون تا چند میلیارد جرم خورشیدی دارد. همه چیز نشان می دهد که آنها سیاهچاله های کر را می چرخانند، حتی اگر ما همچنان از روی احتیاط به آن شک کنیم. ما همچنین متذکر می شویم که بین جرم این سیاهچاله های کلان پرجرم و جرم کهکشان میزبان آن رابطه تناسبی وجود دارد به طوری که این دو ستاره باید با هم تکامل یابند و بنابراین ما نمی توانیم تکامل یکی را بدون دیگری درک کنیم.
« سیاهچالههای پرجرم بیش از حد حریص. همه کهکشان ها دارای یک سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز خود هستند که جرمی بین یک میلیون تا چند میلیارد خورشید دارد. یک رابطه متناسب بین جرم این سیاهچاله ها و جرم برآمدگی کهکشان ها وجود دارد که نشان می دهد تشکیل ستاره و تغذیه سیاهچاله به طور همزمان اتفاق می افتد. به نوعی، کهکشان ها و سیاهچاله های آنها در همزیستی رشد می کنند. وقتی گاز به سمت مرکز کهکشان می افتد، سیاهچاله تا آنجا که ممکن است آن را می بلعد، اما جرمی که می تواند جذب کند محدود است. سقوط ماده روی سیاهچاله مقدار قابل توجهی انرژی را به صورت تابش و همچنین به صورت انرژی جنبشی آزاد می کند. هسته کهکشان فعال می شود، یا یک هسته سیفرت یا یک اختروش. بادها و جت های پلاسما که از سیاهچاله ساطع می شوند، گاز بین ستاره ای اطراف را به داخل می کشند. اخیراً جریان‌های گاز مولکولی در اطراف هسته‌های فعال شناسایی شده‌اند که آن‌قدر جرم را با خود می‌برند که می‌توانند تأثیر قابل‌توجهی بر تکامل کهکشان میزبان، تنظیم یا حتی توقف عرضه گاز برای تشکیل ستاره داشته باشند. سیاهچاله های پرخور با بیرون ریختن غذای خود، تشکیل ستاره ها را تنظیم می کنند. ما این پدیده‌ها را که شاید منشأ تناسب بین توده‌های سیاهچاله‌ها و لامپ‌ها هستند، به تفصیل شرح خواهیم داد. فرانسوا کومب، ستاره شناس رصدخانه پاریس در آزمایشگاه مطالعه تابش و ماده در اخترفیزیک (لرما) است. حوزه تحقیقاتی فعلی او به شکل گیری و تکامل کهکشان ها مربوط می شود. © Ecole Normale Supérieure – PSL
ما به خوبی نمی‌دانیم دانه‌های سیاهچالههای کلان جرم چگونه پدیدار شدند، اما فکر می‌کنیم که جنبه‌های خاصی از رشد آنها را درک می‌کنیم و طبق الگوی غالب فعلی که کهکشان‌ها را نیز توضیح می‌دهد، اساساً با تجمع هیدروژن و هلیوم از این سیاهچاله‌ها است. انفجار بزرگ توسط رشته های ماده تاریک سرد هدایت می شود.
ما به دنبال مدل‌سازی این رشد سیاهچالههای کلان‌جرم بودیم که به لطف شبیه‌سازی‌های عددی تغذیه‌شده با مشاهدات و پیش‌بینی‌های قابل آزمایش انجام شد. در میان الگوریتم‌هایی که از پیاده‌سازی الگوریتم‌ها بر روی رایانه‌های نووسفر پدید آمده‌اند، می‌توان به آن‌هایی اشاره کرد که در اوایل تاریخ خود – زمانی که کهکشان‌ها محل انفجارهای بزرگ ستاره‌ها در کمتر از یک میلیارد سال پس از انفجار بزرگ بودند و مقادیر زیادی غبار در حال حاضر توسط این ستارگان تولید شده اند — سیاهچاله های عظیم باید به شدت توسط گرد و غبار احاطه شده باشند که تا حد زیادی از انتشار تشعشعات ناشی از گرمایش گازی که به سمت این ستارگان فشرده می افتد را مسدود می کند.
تنها کمی دیرتر است که بخشی از این پیله تا حد زیادی ناپدید می‌شود و ساختار را با چنبره‌ای از غبار در اطراف یک قرص برافزایشی باقی می‌گذارد که وقتی به اندازه کافی با ماده تامین شود، اختروشی تولید می‌کند که تشعشع آن دیگر تا حد زیادی توسط پیله غبار پوشیده نمی‌شود.
برداشت یک هنرمند در حال توضیح مدل یکپارچه AGN. در هر صورت، این یک سیاهچاله بسیار پرجرم است که توسط یک قرص برافزایشی احاطه شده است که خود توسط چنبره عظیمی از غبار و گاز احاطه شده است. جت های ذرات منتشر می شوند و هنگامی که یک AGN به موازات یکی از این جت ها مشاهده می شود، یک بلازار بسیار درخشان به دست می آید. به صورت عمودی، تابش درک شده شدت کمتری دارد و ما عمدتا یک منبع رادیویی را می بینیم. بین این دو، و زمانی که فعالیت بسیار قوی است، یک اختروش را می بینیم. © NRAO Outreach
بنابراین باید بین کهکشان‌هایی که چند صد میلیون سال پس از انفجار بزرگ مشاهده شده‌اند و رفتاری شبیه کهکشان‌های ستاره‌باران خاص، کهکشان‌های ستاره‌باران، همانطور که در انگلیسی می‌گوییم، و اختروش‌های کلاسیک‌تر که کمی بعدتر در تاریخ مشاهده می‌کنیم، یک پیوند انتقالی وجود داشته باشد. کیهان قابل مشاهده
همه این مراحل طبق شبیه‌سازی‌ها، طیف‌های گسیلی بسیار خاصی را تولید می‌کنند، طیف‌هایی که ما می‌توانیم آنها را در ارتباط با کهکشان‌های بسیار قدیمی شناسایی کنیم.
باز هم به نظر می رسد که تلسکوپ هابل با ایجاد امکان کشف یکی از این پیوندها برای اولین بار از تلسکوپ جیمز وب پیشی گرفته است. GNz7q نامیده می‌شود و اخترفیزیکدانان با ادامه تجزیه و تحلیل داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط هابل مدتی پیش به عنوان بخشی از بررسی عمیق منشأ رصدخانه‌های بزرگ (رصدخانه‌های کالا ) وجود آن را کشف کردند.
این یک بررسی نجومی است که مشاهدات سه "رصدخانه بزرگ" ناسا ، یعنی تلسکوپ فضایی هابل ، تلسکوپ فضایی اسپیتزر و تلسکوپ فضایی X چاندرا را در اکثر موارد ترکیب می کند. هدف کالا از یک دهه پیش این بود که امکان مطالعه شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها در دوردست، یعنی کیهان اولیه را فراهم کند.
این شی که GNz7q نام دارد، نقطه قرمز در مرکز تصویر رصدخانه بزرگ هابل Origins Deep Survey-North (Goods-North) است. © NASA، ESA، Garth Illingworth (UC Santa Cruz)، Pascal Oesch (UC Santa Cruz, Yale)، Rychard Bouwens (LEI)، I. Labbe (LEI)، مرکز سحر کیهانی / موسسه نیلز بور / دانشگاه کپنهاگ، دانمارک
در این مورد، مشاهدات مورد استفاده از میدان عمیق هابل در نیمکره شمالی ، بخشی از طاق آسمانی که اجازه می‌دهد نوعی هسته‌گذاری عمیق در لایه‌های نور کیهان، طبقات در مرئی و مادون قرمز وجود داشته باشد. نتیجه مطالعاتی که منجر به کشف کهکشان GNz7q شد در مقاله ای با دسترسی آزاد در Nature در arXiv منتشر شد.
در واقع، هابل فقط در مرئی و مادون قرمز نمی بیند، زیرا امکان دیدن بخشی در اشعه ماوراء بنفش را نیز فراهم می کند و در این باند طول موج است که این کهکشان GNz7q نیز به گونه ای است که تنها 750 میلیون بوده است. به یاد بیاوریم که سال‌ها پس از انفجار بزرگ، که تقریباً 13.8 میلیارد سال پیش رخ داد.
داده‌های جمع‌آوری‌شده به سیجی فوجیموتو، ستاره‌شناس در موسسه نیلز بور در دانشگاه کپنهاگ، دانمارک و نویسنده اصلی مقاله نیچر در بیانیه‌ای ناسا این امکان را می‌دهد که بیان کند: « تحلیل ما نشان می‌دهد که GNz7q اولین نمونه از یک رشد سریع است. سیاهچاله در هسته غبارآلود یک کهکشان ستارگان در زمانی نزدیک به اولین سیاهچاله کلان پرجرم شناخته شده در کیهان. خواص جسمی که از طریق طیف الکترومغناطیسی نشان داده می شود با پیش بینی های شبیه سازی های نظری مطابقت دارد. سپس هر سال حدود 1600 جرم خورشیدی به ستارگانی با اندازه‌های مختلف تبدیل می‌شد که در نتیجه GNz7q را در اشعه ماوراء بنفش بسیار درخشان می‌کرد، در حالی که تابش اشعه ایکس ضعیف مشاهده می‌شد. این به این ایده اعتبار می دهد که سیاهچاله عظیم در قلب کهکشان عمیقاً توسط پیله ای از غبار پنهان شده است.
این واقعیت که ما در نهایت می‌توانیم حلقه گمشده GNz7q را بین اولین کهکشان‌های ستاره‌باران و کهکشان‌های دارای اختروش در ناحیه کوچک طاق آسمانی که همانطور که به زبان انگلیسی می‌نامیم ، میدان کالاهای هابل شمالی است، ببینیم، دلیلی بر این است که بسیاری از کهکشان‌های دیگر چنین اشیایی در انتظار کشف هستند. در این راستا راه اندازی تلسکوپ جیمز وب باید در مطالعه جمعیت زیادی از این اجرام تعیین کننده باشد. در نهایت، بنابراین ما می‌توانیم بهتر درک کنیم که راه شیری و سیاهچاله عظیم خود چگونه شکل گرفته و تکامل یافته‌اند.
خلاصه ای از کشف GNz7q. © ESA/Hubble، ESA، ناسا، STScI
جهان Futura را در Patreon کشف کنید!
!
از ثبت نام شما سپاسگزاریم.
خوشحالم که شما را در جمع خوانندگان ما دارم!
آیا سیاهچاله های پرجرم از ماده تاریک در طول انفجار بزرگ سرچشمه گرفته اند؟
