آخرین بلعنده جهان

اَبَرسیاه‌چاله، یک هیولای هول‌انگیز است و با گرانش قدرتمندش (در مقیاسی چندین میلیون برابر خورشید)، تبدیل به نیرویی ترسناک در داستان‌های علمی - تخیلی می‌‌شود. آخرین بلعنده‌ی جهان، که تنها می‌‌خواهد اشتهای سیری‌ناپذیرش را فروبنشاند و همه چیز را - از غبار کیهانی و گاز گرفته تا ستاره، ‌سیاره و سیارکی که بیش از حد به آن نزدیک شود - می‌‌بلعد. ولی ابرسیاه‌چاله برای این‌که صید خود را بهتر به دام بکشاند، باید هم‌چون عنکبوتی عمل کند که در مرکز تار انتظار می‌‌کشد. در این مورد، تار همان کهکشانی است که دورتادور سیاه‌چاله را گرفته و سیاه‌چاله در مرکز آن، در بهترین موقعیت برای شکار وعده‌ی بعدی خود قرار دارد. ابرسیاه‌چاله از همین موقعیت، از جهان به عنوان سرویس غذایی خود استفاده می‌‌کند و تکه‌های کیهانی مستقیماً به دهانش سرازیر می‌‌شوند. شاید وعده‌ی غذایی بعدی سیاه‌چاله، میلیون‌ها سال بعد سِرو شود؛ ولی وقتی زمانش برسد، هیچ کدام از اجرام اطراف آن، قادر به فرار نخواهند بود.
***
هر بار که سیاه‌چاله چیزی را می‌‌بلعد، جرقه‌های نور در فضا پخش و تکه‌های مواد فوقِ سریع از این ساختار به فضا پرتاب می‌‌شوند. وعده‌های غذایی سنگین‌تر، ابرسیاه‌چاله را برای مدت طولانی‌تری بیدار و روشن نگه می‌‌دارند؛ گاه حتی برای هزاران سال. اگر بخواهیم دقیق‌تر بگوییم، این خودِ سیاه‌چاله نیست که با خوردن هر وعده روشن می‌‌شود، چون حتی نور هم نمی‌‌تواند از جاذبه‌ی آن فرار کند. بازتاب نور از فضای پیرامون سیاه‌چاله صورت می‌‌گیرد؛ جایی که غذا در آن جمع شده و گرم می‌‌ماند تا بلعیده یا دوباره به فضا پرتاب شود.
این ابرسیاه‌چاله‌های عظیم که با ولع فضای اطراف خود را می‌‌بلعند، موتورخانه‌ی چیزی هستند که دانشمندان به آن «کهکشان‌های فعال» می‌‌گویند. سیاه‌چاله‌ها به عنوان موتور مرکزی این کهکشان‌ها، انرژی خارق‌العاده‌ای دارند و درخشش اغلب‌شان به حدی است که می‌‌توان آن‌ها را جزو روشن‌ترین اجسام فضایی به شمار آورد. سیاه‌چاله از موادی که از ستارگان اطراف به درون خود می‌‌کشد، به عنوان اجزای تشکیل دهنده‌ی حلقه‌ای گازی استفاده می‌‌کند که به آن «حلقه‌ی پیوستگی» (accretion disc) می‌‌گویند. این حلقه دور سیاه‌چاله می‌‌گردد و تا دمای بسیار بالای چند میلیون درجه‌ی سانتی‌گراد گرم می‌‌شود. سیاه‌چاله که به سختی می‌‌تواند هیجان خود را کنترل کند، تشعشعاتی در فضای اطراف انتشار می‌‌دهد که به شکل دنباله‌های قدرتمندی ظاهر می‌‌شوند و فواصل طولانی از فضا را دربرمی‌گیرند.

کهکشان‌های رادیویی

«آلن مارشه» (Alan Marscher) که در حال حاضر در انستیتوی تحقیقات اخترفضای بوستون کار می‌‌کند، می‌‌گوید: «بین پنج تا 10 درصد از کهکشان‌های فعال، دو دنباله‌ی قدرتمند و خلاف جهت تولید می‌‌کنند که دارای ذرات پرانرژی و میدان مغناطیسی نیرومندی هستند. خودمان هم نمی‌‌دانیم چرا فقط بعضی از سیاه‌چاله‌ها چنین دنباله‌هایی می‌‌سازند، ولی به نظر می‌‌رسد این پدیده ناشی از چرخش سیاه‌چاله باشد. چرخش‌های سریع‌تر باعث اعوجاج در میدان‌های مغناطیسی اطراف سیاه‌چاله می‌‌شوند و کل میدان مثل یک سیم‌پیچ عمل می‌کند که به ذرات باردار نیروی فنرمانند رو به بیرون وارد می‌‌کند.»
مارشه می‌‌افزاید وقتی یک کهکشان فعال دنباله‌ای از ذرات پرانرژی را به بیرون پرتاب می‌‌کند، محدوده‌ی گسترده‌ای از طیف الکترومغناطیس پر از ذراتی می‌‌شود که در جهات مختلف در فضا به حرکت درمی‌آیند؛ ذراتی که بیشتر شامل جریانات رادیویی، مایکروویو، فروسرخ، مرئی، فرابنفش، پرتوی ایکس و اشعه‌ی گاما هستند. البته این به آن معنا نیست که ذرات کم‌انرژی‌ترِ کهکشان‌های فعال تنها یک طول موج را پوش می‌‌دهند. مارشه می‌‌گوید: «در کهکشان‌های فعال بدون دنباله، تشعشع اصلی مربوط به طیف مرئی، فرابنفش و پرتوی ایکس است که بیشتر از حلقه‌ی گازهای داغی منتشر می‌‌شوند که به سمت سیاه‌چاله سقوط می‌‌کنند.»
با وجود این‌که تشعشات در سراسر طیف نوری منتشر می‌‌شوند، به کمک طول موج‌های رادیویی منتشره، می‌‌توان کهکشان‌های فعال را از نظر شدت تابش به دو دسته‌ی اصلی تقسیم کرد. این دو دسته عبارتند از «رادیویی بلند» (Radio-Loud) و «رادیویی آرام» (Radio-Quiet). کهکشان‌های رادیویی بلند، ‌دو جریان بسیار قدرتمند از دو سوی صفحه‌ی کهکشانی منتشر می‌‌کنند که ناش از دنباله‌هاست. در نهایت این جریان‌ها تبدیل به پیچش‌هایی می‌‌شوند که علاوه بر تشعشعاتی مثل اشعه‌ی ایکس، موج‌های رادیویی قدرتمندی نیز منتشر می‌‌کنند. کهکشان‌های «قنطورس - آ» و «برساووش - آ»، دو نمونه‌ی بسیار مشهور از کهکشان‌های رادیویی بلند هستند. کهکشان راه شیری هم تقریباً شبیه آن‌هاست، اما اندازه و قدرت کمتری دارد. لخته‌های راه شیری در واقع از طریق امواج رادیویی قابل مشاهده نیستند، اما تلسکوپ فضایی فِرمی (متعلق به ناسا) توانسته مسیر ضعیفی از تشعشعات گاما و ایکس را به جای آن شناسایی کند.
دلیل وجود این پیچش‌ها یا حباب‌ها مشخص نیست؛ ولی تصور می‌‌شود راه شیری در گذشته فعالیت بیشتری داشته. دانشمندان بر این عقیده‌اند که میلیون‌ها سال پیش، یک ابر گاز میان کهکشانی که آن زمان وزنی ده هزار برابر خورشید داشته، به سمت یک ابر‌سیاه‌چاله به نام قوس «قوس-آ» (Sagittarius-A*) در مرکز کهکشان رفته و توسط آن بلعیده شده است. ابر گازی نیز در مقام واکنش، حباب‌ها و دنباله‌های عظیمی از تشعشع را تا فاصله‌ای به اندازه‌ی 27 هزار سال نوری بالا و پایین صفحه‌ی کهکشانی منتشر کرده است. امروزه کهکشان ما به نسبت گذشته بسیار سر به راه‌تر شده و به همین دلیل در دسته‌ی دوم کهکشان‌ها، یعنی رادیویی آرام قرار می‌‌گیریم. کهکشان‌هایی که هر چند فعال محسوب می‌‌شوند،‌ ولی رادیویی را ندارند و هر دنباله‌ای که از آن‌ها منتشر می‌‌شود،‌ نسبتاً کوچک و ضعیف است.

اهمیت زاویه دید

بلند یا آرام بودن کهکشان، در شناخت بیشتر آن مهم است. همه این را شنیده‌ایم یا بارها در مدرسه و دانشگاه از ما خواسته شده که از زوایای مختلفی به اتفاقات نگاه کنیم. وقتی پای این مواد روشن و طویل العمر، و زاویه‌ی آن‌ها نسبت به زمین در میان باشد، ستاره‌شناسان این گفته را به معنای واقعی کلمه به کار می‌‌بندند. جوانا هولت (Joanna Holt) از دانشگاه لیدن (Leiden) هلند می‌‌گوید: «این‌که دقیقاً چه چیزی مشاهده شود، بستگی به زاویه‌ی دید دارد. اگر به پایین (مرکز یک کهکشان فعال) نگاه کنید، بیشتر نور فرابنفش می‌‌بینید و تابش‌ها ناشی از چیزهایی خواهند بود که به «مناطق باریک و گسترده» (دسته‌های طول موج باریک و گسترده در طول طیف الکترومغناطیس) معروفند. اما اگر از لبه به کهکشان فعال نگاه کنید، اصلاً منطقه‌ی گسترده‌ای نخواهید دید. نور فرابنفش هم مستقیماً ناشی از حلقه‌ی پیوستگی به نظر نمی‌‌رسد؛ بلکه نوری می‌‌بینید که از ذرات پراکنده در اطراف این حلقه بازتاب می‌‌شود.»
مدل توصیفی هولت، «مدل یک‌دست» (unified model) برای هسته‌ی کهکشان فعال نامیده می‌‌شود. هولت توضیح می‌‌دهد: «این مدل شامل یک ابرسیاه‌چاله‌ی عظیم در مرکز است که حلقه‌ی پیوستگی دور آن را گرفته. مواد تیره و تار نیز دور این حلقه‌اند و چیزی مثل دونات را به وجود می‌‌آورند. تمام این‌ها، در ابر نسبتاً متراکمی قرار دارند. ابرهایی که خیلی به سیاه‌چاله در وسط حلقه نزدیک می‌‌شوند، «منطقه‌ی خط گسترده» (BLR) نام دارند و به آن‌هایی که عقب‌تر دور از اشتهای این موجود خارق‌العاده باقی می‌‌مانند، منطقه‌ی خط باریک (NLR) می‌‌گویند.»
اولین بار ستاره‌شناس آمریکایی «کارل سیفرت» (Calr Seyfert) در سال 1951 متوجه شد، بعضی اجرام مورد مشاهده‌اش حول کهکشان عدسی شکلِ «6027NGC» (چیزی بین کهکشان چرخشی و بیضوی)، در مقایسه با ساختارهای کهکشانی‌ای که پیش از آن دیده بود،‌ عجیب به نظر می‌‌رسند. ساختارهایی چنان روشن که انگار ستاره بودند. از آن گذشته، سیفرت گزارش داد این اجرام به نظر اثر انگشت (خط تشعشع) گسترده‌تری در طیف نوری دارند. این ستاره‌شناس حس می‌‌کرد که این خصوصیات بسیار عجیبند؛ چرا که هرچه تا آن زمان بررسی کرده بود، طیفی را نشان می‌‌داد که چندان تفاوتی با یک ستاره نداشت. او کهکشان‌هایی فعال را کشف کرد که امروزه «کهکشان‌های سیفرت» نامیده می‌‌شوند. کشف او، نخستین دسته‌بندی از این ساختارهای فوق‌العاده پرانرژی بود. با گذشت زمان، دانشمندان موفق شدند کهکشان‌های سیفرت را به دو دسته تقسیم کنند: سیفرت 1 و 2، که تفاوت آن‌ها ناشی از زاویه‌ی مشاهده‌شان است. این‌ها را کهکشان‌های رادیویی نیز می‌‌نامند. هولت می‌‌گوید: «اگر مستقیماً به مرکز یک کهکشان فعال نگاه کنید، یک کهکشان سیفرت 1 می‌‌بینید.» از آن‌جا که این نوع کهکشان‌ها درخشش مرئی کمی دارند و بیشتر در طیف‌های فروسرخ، فرابنفش و اشعه‌ی ایکس خود را نشان می‌‌دهند، مربوط به خانواده‌ی رادیویی آرام می‌‌شوند. هولت ادامه می‌‌دهد: «اما اگر حاشیه‌ی کهکشان مانع دیدن حلقه‌ی پیوستگی شود، با یک سیفرت 2 طرف هستید.» در نتیجه هر نوری که از منطقه‌ی خط گسترده به بیرون پرتاب شود، بر اثر هاله‌ی گازهای داغی که دور مرکز را گرفته، پراکنده شده و باعث می‌‌شود ستاره‌شناسان اتفاقات را به طور غیرمستقیم مشاهده کنند.

هالوژن‌های کیهانی

با این حال اوضاع وقتی جالب می‌‌شود که یک کهکشان فعال، در زاویه‌ی خاصی نسبت به ناظر قرار بگیرد. مارشه می‌‌گوید: «اگر تا چند ده درجه محور دنباله را ببینیم، متوجه تشعشعات بیشتری می‌‌شویم که با سرعتی بسیار نزدیک به نور حرکت می‌‌کنند. این مسأله باعث می‌‌شود تشعشع مثل چراغی هالوژنی به نظر برسد که جهت دنباله را نشان می‌‌دهد.» البته منظور او اختروش‌های رادیویی بلندی است (radio-loud quasar) که در فاصله‌ی بسیار بسیار دوری قرار دارند و مرکز آن‌ها، حدود هزار برابر درخشان‌تر از مجموع درخشش تمامی ستارگان کهکشان میزبان است. هولت اضافه می‌‌کند: «کوازارها، درخشان‌اند و به همین دلیل شناسایی آن‌ها در فواصل دورتر، از کهکشان‌های معمولی ساده‌تر است. تعداد آن‌ها اندک است، ولی هرچه بیشتر به کهکشان‌های فعال تاریک‌تری بربخوریم، تعداد آن‌ها نیز بیشتر می‌‌شود. در عین حال وقتی به سه میلیارد سال بعد از انفجار بزرگ برمی‌گردیم، تعداد آن‌ها افزایش می‌‌یابد.»
شاید اختروش‌ها توجه زیادی را به خود جلب کنند، ولی وقتی پای کهکشان‌های خیلی فعال در میان باشد، «فروزنده»ها (blazer) در رتبه‌ی اول قرار دارند؛ چرا که در زمان مشاهده‌شان، ناظر مستقیماً در خط آتش است. مارشه می‌‌گوید: «در یک فروزنده، دنباله تنها چند درجه با مسیر دید ما فاصله دارد و به همین دلیل تشعشع بسیار شدید است. هم‌چنین دنباله با سرعتی نزدیک به 99/9 درصد سرعت نور به سمت ما حرکت می‌‌کند. این یعنی اتفاقات رخ داده در دنباله‌ها، تسریع می‌‌شوند و از نگاه ما، زمان کمتری برای وقوع‌شان لازم است.» از آن گذشته روشنایی مشاهده شده، از محدوده‌ای حدود 10 سال نوری اطراف سیاه‌چاله می‌‌آید و در عرض چند دقیقه، به میزان چشم‌گیری تغییر درخشش می‌‌دهد. مارشه می‌‌گوید: «هم‌چنین ما «حباب» منتشر کننده‌ی اشعه‌ی مایکروویو را می‌‌بینیم که ظاهراً با سرعتی بیش از نور حرکت می‌‌کند؛ اما این تنها خطای دید است.» کهکشان‌های فعال که میزبان این موجودات غریبند، از اثرات سیاه‌چاله‌های گرسنه‌ی میان خود در امان نمی‌‌مانند. تشعشعات قدرتمندی که از این سیاه‌چاله‌ها به بیرون می‌‌تابد، می‌‌تواند گازهای هیدروژنی و مولد ستاره‌ها را گرم و چنان داغ‌شان کند که دیگر ستاره‌ای خلق نشود. اگر کهکشان به اندازه‌ی کافی فعال باشد، حتی می‌‌تواند گازها را به فضا پرتاب کند و از خود بیرون بریزد. وقتی این اتفاق می‌‌افتد، تولد ستارگان در کهکشان متوقف می‌‌شود و در طول زمان، بدل به چیزی می‌‌شود که ستاره‌شناسان به آن «سرخ مرده» می‌‌گویند. بنابراین گرچه اختروش‌ها و فروزنده‌ها در زمان کوتاه درخشش خارق‌العاده‌ای دارند، اما در درازمدت محکوم به مرگ از درون هستند.
منبع مقاله :
نشریه همشهری دانستنیها شماره 142.