منشاء “سیاهچاله‌های غول‌پیکر” چیست؟

بيگ بنگ/ اخترفيزيکدان‎‌هاي دانشگاه توهوکو در ژاپن با شبيه‌سازي‌هاي کامپيوتري توانستند نظريه جديدي براي منشاء سياهچاله‌هاي کلان جرم ارائه کنند. در اين نظريه، پيش‌مادۀ سياهچاله‌هاي غول‌پيکر نه تنها با بلعيدنِ گاز ميان‌ستاره‌اي، بلکه ستاره‌هاي کوچکتر رشد مي‌کند. اين نظريه مي‌تواند وجود تعداد بسيار زيادي از سياه‌چاله‌هايي را که امروز مشاهده مي‌کنيم، تبيين نمايد.

 تقريباً همه کهکشان‌ها در جهان امروز يک سياهچاله‌‌ي غول‌پيکر در مرکزشان دارند. جرم اين سياهچاله‌ها مي‌تواند گاهي تا 10 ميليارد برابرِ جرم خورشيد هم باشد. با اين حال، منشاء آنها در هاله‌اي از ابهام قرار دارد و اخترشناسان کماکان به تلاش‌هاي خود براي حل اين معما ادامه مي‌دهند.

يکي از نظريه‌هاي مشهور «مدل فروپاشي مستقيم» نام دارد؛ ابرهاي ازلي از فروپاشي گازهاي ميان ستاره‌اي به شکل‌گيري ستاره‌هاي غول‌پيکر کمک مي‌کند؛ اين ستار‌ه‌ها بعداً به سياهچاله‌هاي کلان جرم تبديل مي‌شوند. اما مطالعات پيشين نشان داده که فروپاشي مستقيم تنها با گاز دست نخورده آغازين عمل مي‌کند؛ اين گاز فقط از هيدروژن و هليوم تشکيل يافته است. عناصر سنگين‌تر از قبيل کربن و اکسيژن باعث تغيير ديناميک گاز مي‌شوند؛ در نهايت گازِ در حال فروپاشي به ابرهاي کوچکتر تبديل مي‌شود. ماحصلِ آن، شکل‌گيري ستاره‌هاي کوچکتر است. اما اين نظريه قادر نيست تعداد زيادي از سياهچاله‌هاي کلان جرم را که امروزه مي‌بينيم، توضيح دهد.
 
ستاره‌هاي بزرگ در مرکز ابر گازي شکل مي‌گيرند، اما تعداد بسيار زيادي ستاره کوچکتر هم از گازهاي پيراموني پديد مي‌آيند. بسياري از ستاره‌هاي کوچکتر با جريان گاز حرکت کرده و با ستاره‌هاي بزرگتر ادغام مي‌شوند.

“سونميون چون”، دانشجوي مقطع دکتري در دانشگاه توسعه علوم توهوکو ژاپن و همکارانش از ابرکامپيوتر ATERUI II براي شبيه‌سازي باکيفيت و سه‌ بَُعدي استفاده کردند تا اين احتمال را مورد آزمايش قرار دهند که آيا ستاره‌هاي غول‌پيکر مي‌توانند در گازهاي غني از عناصر سنگين پديد آيند يا خير. شکل‌گيري گاز در ابرهاي گازي(من جمله) عناصر سنگين به سختي شبيه‌سازي مي‌شود که دليل سختي را به هزينه محاسبات و شبيه‌سازيِ فوران عظيم گاز نسبت مي‌دهند، اما پيشرفت‌هاي حاصل آمده در حوزه محاسبات اين فرصت را در اختيار محققان قرار داده تا بر اين چالش غلبه کنند. اين شبيه‌سازي‌هاي جديد به محققان اجازه مي‌دهد تا شکل‌گيري ستاره‌ها از ابرهاي گازي را با جزئيات بهتري مورد مطالعه قرار دهند.

---

بازار

---

شبيه‌سازي توزيع تراکم ابرهاي گازي که در ايجاد سياهچاله ايفاي نقش مي‌کنند. نقاط تيره در نزديکي مرکز شکل، نشان دهندۀ ستاره‌هاي عظيم هستند که انتظار مي‌رود روزي به سياهچاله تبديل شوند. نقاط سفيد هم به آن دسته‌از ستاره‌هايي اشاره دارد که جرم‌شان 10 برابر کمتر از جرم خورشيد است.

برخلاف پيش‌بيني‌هاي قبل، محققان دريافتند که ستاره‌هاي غول‌پيکر کماکان مي‌توانند از ابرهاي گازيِ غني از عناصر سنگين به وجود آيند. همان طور که انتظار مي‌رفت، ابرهاي گاز از هم متلاشي شده و ستاره‌هاي کوچک فراواني به وجود مي‌آيند. با اين وجود، جريان گاز قدرتمندي روانۀ مرکز ابر مي‌شود؛ ستاره‌هاي کوچکتر جذب اين جريان مي‌شوند و ستاره‌هاي بزرگي که در مرکز قرار دارند، آنها را مي‌بلعند. محققان در اين تحقيقات، شکل‌گيري ستاره‌هايي را شبيه‌سازي کردند که 10 هزار برابر بزرگتر از خورشيد هستند.

آقاي چون در ادامه مي‌گويد: «اين اولين‌بار است که توانستيم شکل‌گيري چنين ابر سياهچاله‌هاي بزرگي را که حاوي عناصر سنگين است، شبيه‌سازي کنيم. باورمان بر اين است که اين ستاره بزرگ به رشد خود ادامه خواهد داد و به يک سياهچاله کلان جرم تبديل خواهد شد. اين مدل جديد نشان مي‌دهد که نه تنها گازهاي ازلي، بلکه گازهاي حاوي عناصر سنگين نيز مي‌توانند در ايجاد ستاره‌هاي عظيم به ايفاي نقش کليدي بپردازند. مدل جديد ما توانسته نحوه شکل‌گيري و منشاء اين سياهچاله‌ها را توضيح دهد.» جزئيات بيشتر اين پژوهش در “ماهنامه انجمن نجوم سلطنتي” منتشر شده است.

به پيج اينستاگرامي «آخرين خبر» بپيونديد
instagram.com/akharinkhabar