سیاهچاله کهکشان راه‌شیری فضا و زمان را به درون خود می‌کشد

ایتنا - سیاهچاله عظیم در قلب کهکشان راه شیری در حال نزدیک شدن به محدودیت سرعت کیهانی است و فضا-زمان را به درون خود می‌کشد.

سیاهچاله پرجرم مرکز کهکشان راه شیری، با حداکثر سرعت در حال چرخش است و هر چیزی که در نزدیکیش باشد، می‌بلعد. فیزیکدانان با استفاده از رصدخانه پرتو ایکس چاندرای ناسا برای مشاهده پرتوهای ایکس و امواج رادیویی ناشی از خروج مواد، سرعت چرخش سیاهچاله کلان‌جرم مرکز راه شیری به نام کمان اِی * یا *Sagittarius A را محاسبه کردند.

سرعت چرخش یک سیاهچاله به عنوان «a» تعریف و مقداری از ۰ تا ۱ به آن داده می‌شود. ۱ حداکثر سرعت چرخشی یک سیاهچاله است که کسر قابل توجهی از سرعت نور است. روث دیلی، فیزیکدان در ایالت پن، و همکارانش دریافتند که سرعت چرخش کمان اِی * بین ۰.۸۴ تا ۰.۹۶ و نزدیک به حد بالایی است که توسط عرض یک سیاهچاله تعریف می‌شود. این تیم در مطالعه‌ای که در ۲۱ اکتبر در مجله «Monthly Notices of the Royal Astronomical Society» منتشر شد، سرعت حرکت این سیاهچاله را توصیف کرد.

خاویر کالمت، فیزیکدان نظری در دانشگاه ساسکس می‌گوید: «کشف اینکه این سیاهچاله با حداکثر سرعت خود می‌چرخد، پیامدهای گسترده‌ای برای درک ما از تشکیل سیاه‌چاله و فرآیندهای اخترفیزیکی مرتبط با این اجرام کیهانی جذاب دارد.»

چرخش یک سیاهچاله با چرخش سایر اجرام کیهانی متفاوت است. در حالی که سیارات، ستارگان و سیارک‌ها اجرام جامد با سطوح فیزیکی هستند، سیاهچاله‌ها در واقع مناطقی از فضا-زمان هستند که توسط یک سطح غیرفیزیکی بیرونی به نام افق رویداد محدود شده‌اند، که هیچ نوری نمی‌تواند از آن خارج شود.

کالمت گفت: «در حالی که چرخش یک سیاره یا ستاره توسط توزیع جرم آن کنترل می‌شود، چرخش یک سیاهچاله با تکانه زاویه‌ای آن توصیف می‌شود. به دلیل نیروهای گرانشی شدید در نزدیکی سیاهچاله، چرخش باعث می‌شود فضا-زمان به شدت منحنی و پیچ‌خورده شود و چیزی به نام ارگوسفر را تشکیل دهد. این اثر منحصر به سیاهچاله‌ها است و با چرخش اجرام جامد مانند سیارات یا ستاره‌ها رخ نمی‌دهد.

این بدان معناست که وقتی سیاهچاله‌ها می‌چرخند، به معنای واقعی کلمه بافت فضا-زمان را می‌پیچانند و هر چیزی را در ارگوسفر می‌کشند. این پدیده که «کشش قاب» یا «اثر لنز-تیرینگ» نامیده می‌شود، به این معنی است که برای درک نحوه رفتار فضای اطراف سیاه‌چاله، محققان باید سرعت چرخش آن را بدانند. این کشیدن فریم همچنین باعث ایجاد جلوه‌های بصری عجیب و غریب در اطراف سیاهچاله‌ها می‌شود.

کالمت می‌گوید: «وقتی نور به سمت یک سیاهچاله در حال چرخش حرکت می‌کند، چرخش فضا-زمان باعث می‌شود مسیر نور منحنی یا پیچ‌خورده شود. این پدیده به نام عدسی گرانشی شناخته می‌شود که در آن مسیر نور به دلیل تاثیر گرانشی سیاهچاله در حال چرخش خم می‌شود. اثر کشش فریم می‌تواند منجر به تشکیل حلقه‌های نور و حتی ایجاد سایه سیاهچاله شود. این‌ها مظاهر تاثیر گرانشی سیاهچاله‌ها بر نور هستند.»

حداکثر سرعت نظری یک سیاهچاله با نحوه تغذیه آن از ماده و در نتیجه نحوه رشد آن تعیین می‌شود.

کالمت ادامه می‌دهد: «وقتی که ماده به دام سیاهچاله می‌افتد، چرخش سیاهچاله را افزایش می‌دهد، اما محدودیتی برای میزان حرکت زاویه‌ای آن وجود دارد. یکی دیگر از عوامل موثر بر سرعت، جرم سیاهچاله است. سیاهچاله‌های پرجرم‌تر کشش گرانشی بالاتری دارند که افزایش سرعت چرخش آن‌ها را دشوارتر می‌کند.علاوه بر این، برهم‌کنش بین سیاهچاله و محیط اطراف آن، مانند دیسک‌های برافزایش، می‌تواند بر چرخش سیاهچاله تاثیر بگذارد.»

این می‌تواند توضیح دهد که چرا سیاهچاله کمان اِی * یا *Sagittarius A، با جرمی معادل حدود ۴.۵ میلیون خورشید، دارای سرعت چرخش بین ۰.۸۴ تا ۰.۹۶ است، اما سیاهچاله بسیار پرجرم در قلب کهکشان M۸۷، که اولین سیاهچاله‌ای است که تاکنون از آن عکس گرفته ش، با وجود داشتن جرم ۶.۵ میلیارد خورشید، با سرعت بین ۰.۸۹ و ۰.۹۱ می‌چرخد.

منبع: همشهری آنلاین