حلقه‌های عظیم پژواکِ نور در اطراف یک سیاهچاله

فرادید| مجموعه تماشایی از حلقه‌هایی به دور یک سیاه چاله با استفاده از داده‌های دو رصدخانه پرتو ایکس چاندرا و Neil Gehrels Swift به ثبت رسیده است. با استفاده از همان فرایند تصویربرداری پرتو ایکس در مراکز پزشکی و فرودگاهها، تصاویر پرتو ایکس از این حلقه‌های عظیم، اطلاعات تازه‌ای درباره گرد و غبار واقع در کهکشانمان آشکار کرده است.

این سیاه چاله بخشی از یک سیستم دوتایی با نام دجاجه V۴۰۴ است که در فاصله ۷۸۰۰ سال نوری از زمین واقع شده است. این سیاه چاله به طور فعال مواد را از همدم ستاره ایش که جرمی نصف جرم خورشید دارد، به سمت دیسکی به دور یک جرم نامرئی می‌کشاند. این مواد در طول موج پرتو ایکس میدرخشند، به همین دلیل منجمان از این سیستم‌ها با عنوان دوتایی‌های پرتو ایکس باد می‌کنند.

به گزارش فرادید؛ رصدخانه Swift در تاریخ ۱۵ خرداد ۱۳۹۴ انفجاری از پرتو ایکس را از دجاجه V۴۰۴ کشف کرد. این انفجار حلقه‌هایی با انرژی زیاد از پدیده‌ای موسوم به اکوی نور (Light Echo) ایجاد کرد. اکوی نور، یک پدیده فیزیکی است که ناشی از بازتاب نور از سطح جسم یا جسم‌های دور از منبع، و رسیدن به ناظر با تأخیری متناسب با این فاصله است.

این نمایش همانند پدیده پژواک در اکوی صدا است، اما با توجه به سرعت بسیار بالاتر نور، این پدیده خود را تنها در فاصله‌های نجومی آشکار می‌سازد. زمانی که انفجار پرتو ایکس از سیستم سیاه چاله به ابر‌های گرد و غبار بین دجاجه V۴۰۴ و زمین برخورد کرد، اکوی نوری به دور دجاجه V۴۰۴ تشکیل شد.

غبار کیهانی مانند غبار خانگی نیست و بیشتر شبیه دود و شامل ذرات ریز و جامد است. در تصویر مرکب (سرامیکی) جدید، تصاویر پرتو ایکس رصدخانه چاند را با داده‌های مرئی تلسکوپ پن-استارز واقع در هاوایی ترکیب شده است که ستاره‌ها را در پس زمینه نشان میدهد. این تصویر شامل هشت حلقه مستقل و متحدالمرکز است. هر حلقه حاصل از بازتاب شراره‌های پرتو ایکس دجاجه V۴۰۴ از ابر‌های مختلف گرد و غبار است.

تیم تحقیقاتی ۵۰ مورد از مشاهدات رصدخانه Swift را که بین تاریخ ۹ تیر تا ۳ شهریور ۱۳۹۴ صورت گرفته، بررسی کرده است. رصدخانه چاندرا این سیستم را در تاریخ ۲۰ تیر و ۳ مرداد رصد کرده است. این یک رویداد درخشان بود به همین علت اپراتور‌های رصدخانه چاندرا، دجاجه V۴۰۴ را عمدا بین آشکارساز‌ها نشانه رفتند تا یک انفجار درخشان دیگر به ابزار‌ها آسیب نرساند.

این حلقه‌ها اطلاعاتی درباره رفتار سیاهچاله و همچنین درباره چشم انداز بین دجاجه V۴۰۴ و زمین در اختیار ستاره شناسان قرار می‌دهند. به عنوان مثال قطر حلقه‌ها در پرتو ایکس، فاصله تا ابر‌های گرد و غباری که نور از آن‌ها خارج شده است را فاش می‌کند. اگر ابر‌ها به زمین نزدیک‌تر باشند، حلقه‌ها بزرگتر به نظر می‌رسند و برعکس.

اکوی نور به جای حلقه‌های وسیع و با هاله، به شکل حلقه‌های باریک به نظر می‌رسد، زیرا انفجار پرتو ایکس مدت زمان نسبتا کوتاهی طول کشیده است. همچنین محققان از این حلقه‌ها برای بررسی خواص خود ابر‌های گرد و غبار استفاده می‌کنند. نویسندگان طیف پرتو ایکس-یعنی دامنه وسیعی از طول موج‌ها در محدوده پرتو ایکس را با مدل‌های رایانه‌ای با ترکیبات مختلف، مقایسه کردند.

ترکیبات مختلف گرد و غبار، منجر به جذب مقادیر متفاوت از پرتو ایکس با سطح انرژی کم و جلوگیری از تشخیص آن به وسیله رصدخانه چاندرا می‌شود. این امر مشابه روشی است که قسمت‌های مختلف بدن ما و یا چمدانمان مقادیر متفاوتی از پرتو ایکس را جذب کرده و اطلاعاتی درباره ساختار و ترکیب آن‌ها به دست می‌دهد. تیم تحقیقاتی تشخیص دادند که گرد و غبار احتمالا بیشتر شامل ترکیبی از ذرات گرافیت و سیلیکات است.

علاوه بر این با بررسی حلقه‌های داخلی به وسیله چاندرا، آن‌ها دریافتند که تغییرات چگالی ابر‌های گرد و غبار در همه جهات یکسان نیست. مطالعات پیشین فرض می‌کردند که اینگونه نیست. این نتایج با یافته‌های پرتو ایکس مربوط به سیستم دوتایی دیگری با نام ۱-Circinus X که به جای یک سیاه چاله یک ستاره نوترونی دارد، در ارتباط است. هر دو این مطالعات به سرپرستی سباستین هنز انجام شده است.

منبع: nasa.gov