ماهیت جسم مرموز در مرکز کهکشان کشف شد

ماهیت جسم مرموز در مرکز کهکشان کشف شد

در مرکز کهکشان راهشیری سیاهچالهی ابرپرجرمی قرار دارد که در لایهی ضخیمی از غبار پوشیده شده است. مکان این سیاهچاله که در صورتفلکی قوس در آسمان قرار دارد قوس‌آ*۱ نامیده میشود و تابش زیادی در طولموجهای فروسرخ، ایکس و گاما دارد. در سال ۲۰۱۲ منجمان جسم جدیدی را در طولموج فروسرخ در این منطقه کشف کردند که به سمت سیاهچالهی ابرپرجرم مرکزی میرود. این جسم مرموز «جی‌۲» (G2) نام گرفت و پیش‌بینی شد که در سال ۲۰۱۴ به حضیض مداری‌اش به دور سیاهچاله‌ی ابرپرجرم برسد.

ماهیت جی‌۲ مشخص نبود؛ از آنجایی تابش زیادی نیز در طول موج براکتگاما (یکی از خطوط نشری هیدروژن) داشت منجمان نتیجه گرفتند که تودهای از گاز است. از روی مدار جی‌۲ منجمان پیشبینی کردند که این جسم در بهار امسال (۲۰۱۴) به نزدیکترین فاصله از سیاهچالهی مرکزی، که تنها ۳۰۰۰ برابر افق رویداد سیاهچاله است، برسد. بنابراین اگر این نظریه که جی‌۲ تودهای از گاز است صحیح باشد، در هنگام این نزدیکترین تماس به علت گرانش زیاد سیاهچاله، باید از هم بپاشد و از بین برود. نظریهی دیگر آن است که جی‌۲ ماهیت ستارهای داشته باشد که در آن صورت در هنگام نزدیکترین تماس از بین نخواهد رفت. منجمان زیادی در سالهای اخیر مسیر این جسم مرموز را به گرد سیاهچاله زیر نظر گرفته بودند و منتظر عبور جی‌۲ از نزدیکی سیاهچاله بودند تا به ماهیت آن پی ببرند. در این مقاله، گروهی از منجمان نشان دادهاند که بنابر رصدهای آنها ماهیت جی‌۲ نمیتواند ابری گازی باشد.

تصویر ۱: تصاویر گرفته شده از مرکز کهکشان در دو فیلتر مختلف. دایره‌ی سبز مکان قوس‌آ* را نشان می‌دهد که محل سیاهچاله‌ی ابرپرجرم مرکز راه شیری است. این تصاویر در زمان نزدیک‌ترین فاصله‌ی جی‌۲ از سیاهچاله گرفته شده‌اند.<br /> در فیلتر L (تصویر a) نور رسیده از مرکز کهکشان از هر دو منبع قوس‌آ* و جی‌۲ نشات می‌گیرد. در حالی که در فیلتر K (تصویر b) تابش قوس‌آ* غالب است. تصویر c حاصل کم کردن تصویر b از a است که در آن منبع نور رسیده از قوس‌آ* حذف شده و فقط جی‌۲ باقی مانده است. در تصویر d تابش تخمین زده شده برای جی‌۲ نیز برداشته شده است.

تصویر ۱: تصاویر گرفته شده از مرکز کهکشان در دو فیلتر مختلف. دایره‌ی سبز مکان قوس‌آ* را نشان می‌دهد که محل سیاهچاله‌ی ابرپرجرم مرکز راه شیری است. این تصاویر در زمان نزدیک‌ترین فاصله‌ی جی‌۲ از سیاهچاله گرفته شده‌اند.
در فیلتر L (تصویر a) نور رسیده از مرکز کهکشان از هر دو منبع قوس‌آ* و جی‌۲ نشات می‌گیرد. در حالی که در فیلتر K (تصویر b) تابش قوس‌آ* غالب است. تصویر c حاصل کم کردن تصویر b از a است که در آن منبع نور رسیده از قوس‌آ* حذف شده و فقط جی‌۲ باقی مانده است. در تصویر d تابش تخمین زده شده برای جی‌۲ نیز برداشته شده است.

یکی از دشواریهای رصدی این پروژه نزدیکیزاویهای جی‌۲ به قوس‌آ* در زمان رصد بود. قوس‌آ* منبع تابندهای است که به ابرسیاهچالهی مرکزی وابسته است. همانطور که در تصویر ۱(بالا-چپ) میبینید، جی‌۲ و قوس‌آ* درطولموجهای فروسرخ قابل تفکیک از یکدیگر نیستند. برای حل این مشکل، منجمان از این منطقه در دو طول موج مختلف ۲.۱ میکرومتر (فیلتر K) و ۳.۸ میکرومتر (فیلتر L) تصویربرداری کردند. در فیلتر K (تصویر ۱ بالا-راست) نور رسیده از قوس‌آ* غالب است، در حالی که در فیلتر L تصور میشود که نور رسیده از آن منطقه ناشی از هر دو منبع قوس‌آ* و جی‌۲ باشد. بنابراین با کم کردن تصویر K از تصویر L میتوان نور رسیده از  قوس‌آ* را حذف کردن و جی‌۲ را تفکیک کرد. نتیجه‌ی نهایی کم کردن دو عکس را در تصویر ۱ (پایین-چپ) میبینید؛ در این تصویر تنها نور باقیمانده ناشی از منبع جی‌۲ است.

به این ترتیب مولفان این مقاله جسم جی‌۲ را در ماههای متوالی، در زمان نزدیکی به سیاهچاله و تا چند ماه پس از آن، رصد کردند. از بررسی این رصدها مشخص شد که جی‌۲ در هنگام نزدیکی به سیاهچالهی مرکزی از بین نرفته است، درخشندگیاش تغییر نکرده است، و در مداری کپلری به حرکت خود به دور سیاهچاله ادامه میدهد. بنابراین نظریهای که بنابر آن ماهیت جی‌۲ ابری گازی است، کنار میرود؛ چرا که ابر گازی با نزدیک شدن به افق رویداد سیاهچاله باید متلاشی میشد و تغییر درخشندگی و اندازهی آن در رصدها مشاهده میشد. منشا جی‌۲ باید ستارهای باشد که در پوشش ضخیمی از غبار پنهان شده است و به همین علت رنگ سرخی دارد. جی‌۲ تابشی حدود ۳۰ برابر درخشندگی خورشید دارد که ستارهای با جرم حدود ۲ برابر خورشید میتواند آن را تولید کند، اما مساله‌ی دیگر اندازهی بزرگ جی‌۲ است. جی‌۲ اندازهای حدود ۲.۶ واحد نجومی دارد که تقریبا ۱۰۰ بار بزرگتر از اندازهی نورسپهر چنین ستارههایی است. یک سیستم ستارهی دوتایی میتواند چنین اندازهای داشته باشد اما در آن صورت درخشندگیاش باید بسیار بیشتر باشد.

تنها توضیح محتمل، یک سیستم ستاره‌ای دوتایی برخوردی است. در این سیستم، دو ستاره با هم برخورد کردهاند و یک ستارهی بسیار پرنور را تشکیل دادهاند که در حال انبساط است و پس از مدتی به شکل ستارههای معمولی دیگری که در حال گردش به دور سیاهچاله هستند، درمیآید. با نظریه‌ی دوتایی برخوردی، تابش جی‌۲ و اندازه‌ی بزرگ آن توضیح داده می‌شود و همچنین می‌توان نتیجه گرفت که نور تابش شده از جی‌۲ در طول موج مرئی براکتگاما نیز که پیشتر نظر منجمان را جلب کرده بود، احتمالا ناشی از دنباله کشندی این سیستم برخوردی است.

اگر نظریه‌ی دوتایی برخوردی درباره‌ی جی‌۲ صحیح باشد، سوال بسیار جالبی که مطرح میشود این است که آیا این امکان وجود دارد که ستارههای دیگری که به دور سیاهچالهی مرکزی میگردند نیز محصول دوتاییهای برخوردی باشند که در مرحله‌ی پایانی خود هستند؟

۱. Sagittarius A*

عنوان اصلی مقاله:
Detection of Galactic Center Source G2 at 3.8 Microns During Periapse Passage
نویسندگان:
Gunther WitzelAndrea M. GhezMark R. Morris, et al
لینک مقاله‌ اصلی: http://arxiv.org/abs/1410.1884
ا
ین مقاله برای چاپ در نشریه‌ی ApJ پذیرفته شده است.

گردآوری: آیرین شیوایی

دسته‌ها: مقالات روز
برچسب‌ها: سیاهچاله, کهکشان

درباره نویسنده

آیرین شیوایی

پژوهشگر پَسادکترا در زمینه‌ی نجوم رصدی کهکشان‌ها در دانشگاه آریزونا است. او هم‌اکنون عضو تیم علمی ابزار فروسرخ تلسکوپ فضایی جیمز وب است. او در سال ۲۰۱۷ دکترای فیزیک خود را از دانشگاه کالیفرنیا در ریورساید دریافت کرد. پروژه‌ی دکترای او تحقیق درباره‌ی چگونگی تحول کهکشان‌های جوان عالم از طریق بررسی غبار میان‌ستاره‌ای و ستاره‌زایی در آن‌ها بود. او برای مطالعه و بررسی این کهکشان‌ها، که حدود ۱۰ میلیارد سال نوری از ما فاصله دارند، از داده‌های تلسکوپ‌های زمینی کک و تلسکوپ‌های فضایی هابل و اِسپیتزر استفاده کرد.

بازتاب‌ها

  1. SDSS۱۱۳۳: جرمی ناشناخته در یک کهکشان کوتوله‌‌ی نزدیک | اسطرلاب (StarYab) ۳ آذر, ۱۳۹۳، ۰۷:۵۹

    […] ابرپرجرم در اسطرلاب منتشر کرده‌ایم (برای مثال اینجا، اینجا، و اینجا). سیاهچاله‌های ابرپرجرم معمولا در […]

دیدگاه‌ها

  1. sina
    sina ۱۹ آبان, ۱۳۹۳، ۱۳:۲۸

    سپاس فراوان برای زحمات شما.ترجمه بسیار روان و شیوا ست مثل همیشه.موفق و پیروز مانید

    پاسخ به این دیدگاه
    • آیرین شیوایی
      آیرین شیوایی نویسنده ۲۰ آبان, ۱۳۹۳، ۰۰:۴۰

      ممنون از شما که اسطرلاب را دنبال می‌کنید. بسیار خوشحالیم که مطالب برایتان روان و شیوا و مفید هستند.
      :)

      پاسخ به این دیدگاه
  2. مریم
    مریم ۲۳ آبان, ۱۳۹۳، ۲۲:۱۳

    سلام خیلی ممنون برای متن خیلی عالی…
    فقط یه چیزی. همین امسال یک مقاله درومد که نشون می‌داد این جسم مرموز ستاره نیست و توده‌ای از گاز هست. هر دو گروهی که روی این مساله کار می‌کنند قبول دارند که نتیجه صد در صد نیست. منتها همیشه در پرس رلیز یک مقدار اقرار می‌شه و این طبیعی هست.
    اینم مقاله‌ای که می‌گم: http://adsabs.harvard.edu/abs/2014arXiv1407.4354P
    چرا عددها فارسی شد!؟

    پاسخ به این دیدگاه
    • آیرین شیوایی
      آیرین شیوایی نویسنده ۲۶ آبان, ۱۳۹۳، ۰۱:۵۹

      سلام،

      خیلی ممنون از توجه‌تان به این مقاله. بله، همان‌طور که می‌گید پژوهش‌های مختلف ممکن است به نتایج متفاوتی برسند. برای مقایسه‌ی دقیق لازم است که هر دو مقاله خوانده شود. در این مقاله‌ که اینجا بازنویسی کردیم گفته شده که درخشندگی جی‌۲ قبل و بعد از تماس نزدیک تغییر نکرده و این مغایر با آن است که ماهیت جی‌۲ کاملا گازی باشد (در آن صورت باید پس از تماس نزدیک بخشی از گازش از بین برود). اگر شما مقاله‌ی دوم را خوانده‌اید خیلی جالب است که بدانیم چرا آن‌ها نتیجه‌گیری کرده‌اند که باید گازی باشد.

      البته پرس رلیزهای خبری همیشه کمی اغراق می‌کنند، ولی ما اینجا مطالب را از پرس رلیزها نمی‌گیریم. مقاله‌ها صرفا بازنویسی مقاله‌ی علمی اصلی هستند.

      عددها اینجا فارسی می‌شه، به خاطر فونت انتخاب‌شده و تنظیم‌های وبسایت است! شما به گیرنده‌هایتان دست نزنید! :))

      پاسخ به این دیدگاه
  3. مریم
    مریم ۳۰ آبان, ۱۳۹۳، ۱۹:۵۹

    تا جایی که من فهمیدم مقاله تاکید نمی‌کنه که جی۲ حتما گاز و غبار هست. ولی انگار دلایل کافی برای اینکه حتما ستاره هست هم هنوز وجود نداره.
    مهم‌ترین مساله این هست که این توده در طول موج K از محدوده‌ی فروسرخ دیده نمی‌شه و فقط در طول موج L دیده می‌شه. در طول موج فقط تابش مربوط به غبار دیده می‌شه. بنابراین به طور مستقیم ستاره‌ای دیده نمی‌شه و فقط غبار دیده می‌شه.
    مساله‌ی دیگه این هست که این مقاله‌ی دوم که لینکش رو گذاشتم ادعا می‌کنه که دو تا قسمت از جی۲ رو می‌بینه که یکی مشخصات انتقال به سرخ داره و یکی انتقال به آبی… و این قسمت‌ها رو به بازوهای کشندی تعبیر می‌کنه. وجود این بازوها و سرعتشون با مدل‌های یک توده‌ی گاز و غبار فشرده که در پتانسیل مرکز کهکشان حرکت می‌کنه، قابل توضیح هست. البته ممکن هست که مدلی که فرض می‌کنه جی ۲ متشکل از یک ستاره‌ی و غبار اطرافش هست هم بتونه رصد‌ها رو توضیح بده. فکر می‌کنم که مساله اینجاست که الان هر دو مدل می‌تونند رصد رو توضیح بدن.

    پاسخ به این دیدگاه
    • آیرین شیوایی
      آیرین شیوایی نویسنده ۳ آذر, ۱۳۹۳، ۲۳:۵۹

      من هم فکر می‌کنم مساله همینه که هر دو سناریو تا حد خوبی می‌توانند داده‌های رصدی رو توضیح بدهند. مثلا در این مقاله هم می‌گه که دنباله‌ی کشندی حاصل این سیستم دوتایی برخوردی است. یا اینکه دیده شدن در طول‌موجهای بلند برای این هست که در غبار زیادی پوشیده شده… در واقع برگ برنده‌شون این هست که G۲ پس از عبور نزدیک از سیاهچاله‌ی مرکزی از هم نپاشیده، در حالی‌که در مقاله‌ی که شما فرستادید می‌گن که نورش اتفاقا عوض شده!
      فکر کنم از اینجا به بعد باید گروه‌ها را شناخت و با دقت بررسی کرد که کی تحلیل داده‌ها رو با دقت بیشتری انجام داده و بیشتر می‌شه بهش اعتماد کرد :)
      باز هم خیلی ممنون که این مقاله‌ی جالب دومی رو معرفی کردید، خیلی جالبه که ببینیم گروه‌های مختلف برای توضیح یک پدیده چه کارهایی می‌کنند و فکر کنم این همه‌ی داستان کار علمی کردن است، اینکه یک جواب درست و مطلق وجود نداره :)

      پاسخ به این دیدگاه
  4. amator
    amator ۱ بهمن, ۱۳۹۳، ۱۳:۲۴

    قاعدتا نباید توده ی گاز باشه چون توده های گازی شکل مشخصی ندارن و تغییرات نسبتا زیادی هم راه خودشوهن دارن مخصوصا که اگر نزدیک سیاهچاله باشه .در صورتی که تغییرات ثابت و منظم از سمت ستاره ها و سامانه های دوتایی و چندتاییه. .اگر سامانه دوتایی باشه و برخودی تا الان نداشته باشن و جفتشون به دور سیاهچاله در چرخش باشن احتمالش زیاده که یکیشون به یه ستاره فراری تبدیل بشه و فقط دیگری طعمه سیاهچاله بشه.
    نظریه بنده بود :)

    پاسخ به این دیدگاه

یک دیدگاه بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد.
بخش‌های لازم مشخص شده‌اند*