نقش ابرسیاه‌چاله‌ها در مرگ و زندگی کهکشان‌ها

پژوهشگران چینی و فرانسوی شواهد مستقیمی از نقش مهم یک ابرسیاه‌چاله در شکل‌دهی زندگی و مرگ کهکشان میزبانش ارائه کرده‌اند.

به گزارش ایسنا، بر اساس مطالعه پژوهشگران چینی و فرانسوی بر روی ۶۹ کهکشان مجاور، سیاه‌چاله‌ها در مراکز کهکشان‌ها می‌توانند گاز سرد اطراف را گرم کنند و از متراکم شدن و تشکیل ستاره‌های جدید جلوگیری کنند.

یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد که هر چه یک سیاه‌چاله بزرگتر باشد، گاز سرد کمتری در کهکشان وجود دارد.

به گفته وانگ تائو پژوهشگر ارشد دانشگاه نانجینگ، گاز سرد ماده خام ضروری برای تشکیل ستاره‌هاست و هر چه یک سیاه چاله بزرگتر باشد، گاز سرد کمتری در کهکشان وجود دارد.

این مطالعه می‌تواند توضیح دهد که چرا برخی از کهکشان‌ها برای دوره‌های طولانی به رشد خود ادامه داده‌اند، در حالی که برخی دیگر منفعل و خاموش شده‌اند.

از تریلیون‌ها ستاره گرفته تا سیاه‌چاله مرکزی

دیوید اِلباز یکی از نویسندگان این مطالعه از دانشگاه پاریس-ساکلی، این پدیده را با قرار دادن یک لیوان وارونه روی یک شمع مقایسه کرد.

وی گفت: بعد از چند ثانیه شمع به دلیل کمبود هوا خاموش می‌شود. به همین ترتیب، سیاه‌چاله از ادامه توانایی کهکشان برای آفریدن ستاره‌های جدید جلوگیری می‌کند.

کهکشان‌ها آجر‌های سازنده اساسی کیهان هستند که هر کدام به طور معمول میلیون‌ها تا تریلیون‌ها ستاره را به همراه گاز بین‌ستاره‌ای، غبار و یک سیاه‌چاله بسیار پرجرم در مرکز خود دارند.

دانشمندان مدتهاست که ارتباط بین جرم یک سیاه‌چاله کلان‌جرم (ابرسیاه‌چاله) و جرم ستاره‌های کهکشان آن را درک کرده‌اند. به گفته الباز، جرم سیاه‌چاله معمولاً یک هزارم کل ستارگان در «برآمدگی کهکشانی» است که منطقه‌ای است که تشکیل ستاره در آن مدت‌ها متوقف شده است.

ستاره‌شناسان می‌گویند سیاهچاله ممکن است به نحوی از تشکیل ستارگان جدید جلوگیری کند، اما تاکنون هیچ مدرک مستقیمی برای حمایت از این نظریه وجود نداشته است.

این مطالعه جدید بر روی نوع خاصی از گاز به نام «هیدروژن اتمی» تمرکز داشت که جزء اصلی محیط بین ستاره‌ای و عنصر کلیدی در تشکیل ستاره‌هاست.

این مطالعه همچنین نشان داد که مقدار هیدروژن اتمی در یک کهکشان به جای عواملی مانند تعداد کل ستاره‌ها یا اندازه برآمدگی کهکشان، به شدت با جرم سیاه‌چاله موجود در مرکز آن مرتبط است.

دو مکانیسم برای چگونگی تأثیر جرم سیاه‌چاله بر گاز کهکشان

وانگ توضیح داد که وقتی تأثیر جرم سیاه‌چاله حذف شد، همبستگی بین محتوای گاز سرد و سایر عوامل بسیار ضعیف بود. این نشان می‌دهد که جرم سیاه‌چاله مهم‌ترین پارامتر فیزیکی است که بر مقدار گاز سرد در یک کهکشان تأثیر می‌گذارد.

الباز دو توضیح احتمالی برای این یافته پیشنهاد کرد. اول اینکه سیاه‌چاله ممکن است گاز را از کهکشان خارج کند، اگرچه این بعید است، زیرا بسیاری از کهکشان‌ها حتی با سیاه‌چاله‌های فعال هنوز ستاره‌ها را تشکیل می‌دهند. احتمال دوم این است که جت‌های یک سیاه‌چاله فعال، گاز اطراف را گرم می‌کنند و از سوخت‌رسانی آن به کهکشان در فرآیندی که به عنوان «گرسنگی کهکشانی» شناخته می‌شود، جلوگیری می‌کنند.

الباز از توضیح دوم که با شبیه‌سازی‌های کیهان‌شناسی اخیر حمایت شده است، پشتیبانی می‌کند.

این مطالعه جدید برای تایید این فرضیه مشاهدات مستقیمی را ارائه کرد که الباز را شگفت زده کرد، زیرا مطالعات قبلی شواهد مستقیمی پیدا نکرده بودند. با این حال، این پژوهشگر همچنین خاطرنشان کرد که این مطالعه توضیحی منطقی برای رفتار مشاهده شده در کهکشان‌ها ارائه می‌دهد.

این تیم به زودی از داده‌های تلسکوپ رادیویی FAST در چین و «آرایه کیلومتر مربعی» در آفریقای جنوبی و استرالیا برای آزمایش یافته‌های خود با کهکشان‌های دورتر و کوچکتر استفاده خواهد کرد که به اصلاح نتیجه‌گیری‌ها و تایید کاربرد کلی آن‌ها کمک می‌کند.