علمی، پژوهشی و فناوری

سریعتر از نور؟ چگونه اشعه ایکس اسرار جت های سیاه چاله را باز می کند

به گزارش پایگاه خبری علم و فناوری : محققان دانشگاه میشیگان از دو دهه داده‌های رصدخانه پرتو ایکس چاندرا ناسا بهره‌برداری کرده‌اند تا بینش‌های تازه‌ای از رفتار جت‌های کیهانی ساطع شده از سیاه‌چاله‌ها را آشکار کنند.

مطالعات آنها تفاوت های قابل توجهی را در نحوه ظاهر شدن این جت ها در اشعه ایکس در مقابل امواج رادیویی نشان می دهد، که حرکات با سرعت بیشتر از نور و تشکیل گره های منحصر به فرد را در مشاهدات اشعه ایکس برجسته می کند، که ممکن است درک ما از پدیده های کهکشانی را متحول کند.

تیمی به رهبری دانشگاه میشیگان بیش از بیست سال داده های رصدخانه اشعه ایکس چاندرا ناسا را ​​تجزیه و تحلیل کرده و لایه های جدیدی از پیچیدگی را در مطالعه سیاهچاله ها کشف کرده است.

این تحقیق بر روی یک جت پرانرژی از ذرات ساطع شده توسط سیاهچاله عظیم در مرکز کهکشان قنطورس A تمرکز دارد. . از زمان پرتاب چاندرا در سال 1999، اخترشناسان به‌ویژه شیفته سیگنال‌های پرتو ایکس غیرمنتظره‌ای که از چنین جت‌هایی منتشر می‌شوند، شده‌اند.

در ابتدا، به نظر می‌رسید که مشاهدات پرتو ایکس ویژگی‌هایی شبیه به آنچه در طول موج‌های رادیویی مشاهده می‌شود، به تصویر می‌کشد، نتیجه‌ای که نتوانست تفاوت‌های عمیق‌تری را آشکار کند. جت ها ساختارهای عظیمی هستند که برخی بزرگتر از کهکشان های میزبان آنها هستند و همچنان یک راز علمی هستند. هنگامی که جت ها در طول موج های مختلف مشابه به نظر می رسند، توانایی دانشمندان برای کشف پیچیدگی های پنهان این پدیده های اخترفیزیکی را محدود می کند.

بینش جدید از داده های رصدخانه چاندرا

دیوید بوگنسبرگر، نویسنده ارشد، محقق فوق دکترا در UM می گوید: «کلید درک آنچه در جت می گذرد می تواند درک این باشد که چگونه باندهای طول موج مختلف قسمت های مختلف محیط را ردیابی می کنند. اکنون ما این امکان را داریم.»

مطالعه جدید آخرین ورودی از مجموعه تحقیقاتی کوچک اما رو به رشدی است که در حال حفاری عمیق‌تر در داده‌ها برای تشخیص تفاوت‌های ظریف و معنی‌دار بین مشاهدات رادیویی و اشعه ایکس هستند.

بوگنسبرگر گفت: "جت در اشعه ایکس با جت در امواج رادیویی متفاوت است." "داده های اشعه ایکس یک تصویر منحصر به فرد را ردیابی می کند که شما نمی توانید آن را در هیچ طول موج دیگری ببینید."

Bogensberger و یک تیم بین المللی از همکاران یافته های خود را در مجله Astrophysical منتشر کردند .

تجزیه و تحلیل حرکات گره در فضا

در مطالعه خود، تیم به مشاهدات چاندرا از قنطورس A از سال 2000 تا 2022 پرداخت. این الگوریتم ویژگی های درخشان و توده ای را در جت ردیابی کرد که گره نامیده می شود. با دنبال کردن گره هایی که در طول دوره مشاهده حرکت می کردند، تیم می توانست سرعت خود را اندازه گیری کند.

سرعت یک گره به ویژه قابل توجه بود. در واقع، به نظر می‌رسد که سرعت آن بیشتر از سرعت نور است، زیرا نسبت به نقطه دید چاندرا در نزدیکی زمین حرکت می‌کند. فاصله بین گره و چاندرا تقریباً به همان سرعتی که نور می تواند طی کند کاهش می یابد.

تیم تشخیص داد که سرعت واقعی گره حداقل 94 درصد سرعت نور است. قبلاً سرعت گره ای در یک مکان مشابه با استفاده از مشاهدات رادیویی اندازه گیری شده بود. این نتیجه گره را با سرعت قابل توجهی کندتر، حدود 80 درصد سرعت نور، نشان داد.

مفاهیم برای تحقیقات آینده

بوگنسبرگر گفت: «این بدان معناست که گره های جت رادیویی و اشعه ایکس به طور متفاوتی حرکت می کنند.

و این تنها چیزی نبود که از داده ها متمایز بود.

برای مثال، مشاهدات رادیویی گره‌ها نشان می‌دهد که ساختارهای نزدیک به سیاه‌چاله سریع‌ترین حرکت را دارند. با این حال، در مطالعه جدید، بوگنسبرگر و همکارانش سریعترین گره را در نوعی ناحیه میانی یافتند – نه دورترین از سیاهچاله، اما نه نزدیکترین گره به آن.

چیزهای زیادی وجود دارد که ما هنوز واقعاً در مورد نحوه عملکرد جت ها در باند اشعه ایکس نمی دانیم. بوگنسبرگر گفت که این نیاز به تحقیقات بیشتر را برجسته می کند. ما رویکرد جدیدی برای مطالعه هواپیماهای جت نشان داده‌ایم و فکر می‌کنم کارهای جالب زیادی باید انجام شود.»

ادامه اکتشاف جت های کیهانی

بوگنسبرگر به نوبه خود از رویکرد تیم برای بررسی سایر جت ها استفاده خواهد کرد. جت موجود در قنطورس A خاص است زیرا نزدیک ترین جت است که ما از آن می شناسیم در فاصله 12 میلیون سال نوری از ما.

این نزدیکی نسبی، آن را به اولین گزینه خوب برای آزمایش و اعتبارسنجی متدولوژی تیم تبدیل کرد. ویژگی‌هایی مانند گره‌ها در جت‌هایی که دورتر هستند، چالش‌برانگیزتر می‌شوند.

بوگنسبرگر گفت: "اما کهکشان های دیگری نیز وجود دارند که می توان این تحلیل را در آنها انجام داد." و این همان کاری است که من قصد دارم در آینده انجام دهم.