سیاه‌چاله کلان‌جرم

(تغییرمسیر از سیاه‌چاله ابرپرجرم)

سیاه‌چاله کلان جرم بزرگترین نوع سیاه‌چاله در کهکشان‌هاست که گمان می‌رود در مرکز تقریباً همه کهکشان‌ها از جمله کهکشان راه شیری[۲](کمان ای* با جرم چهار میلیون جرم خورشیدی[۳]) نیز یافت شود[۴][۵] که دارای جرمی معادل صدها هزار تا چندین میلیارد برابر جرم خورشید هستند. این سیاه‌چاله‌ها پر جرم‌ترین نوع سیاه‌چاله‌ها هستند و گرانش بسیار زیادی دارند که در جهان بی نظیر است.[۶] همچنین تصور می‌رود که مرکز کهکشان ان‌جی‌سی ۴۲۶۱ سیاه‌چاله‌ای کلان‌جرم با ۴۰۰ میلیون جرم خورشید باشد.

نخستین نما از سیاه‌چالهٔ کلان‌جرم ۶/۵ میلیارد برابر پرجرم تر از خورشید در تاریخ ۱۰ آوریل ۲۰۱۹ از مرکز کهکشان M87
بالا: یک نقاشی تخیلی از یک سیاه‌چاله کلان‌جرم در حال بلعیدن یک ستاره. پایین: تصاویری که اعتقاد بر این است سیاهچاله کلان‌جرم مرکز کهکشان RXJ 1242-11 باشد. چپ: پرتو ایکس، راست: در نور مرئی.[۱]

یکی از تفاوت‌های اصلی این سیاه‌چاله چگالی کمتر آن‌هاست. چگالی سیاه‌چاله‌ها جرم آن تقسیم بر حجم ناشی از شعاع شوارتزشیلد است. این مقدار می‌تواند کمتر از چگالی آب باشد.[۷] علت آن این است که شعاع شوارتزشیلد سیاهچاله به‌طور خطی با جرم افزایش می‌یابد پس می‌توان آن را به صورت زیر نوشت:

که در آن R، شعاع سیاه‌چاله، M، جرم آن و k ضریب تناسب است؛ و بنابرین داریم:

و به همین دلیل هرچه سیاه‌چاله پرجرم‌تر باشد چگالی آن کمتر است و همچنین به علت بزرگ بودن افق رویداد، نیروی تیدال سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم به طرز قابل ملاحظه‌ای کمتر است.

جرم این سیاه‌چاله‌ها به خاطر بلعیدن اجرام دور خود همواره افزایش می‌یابد و این بلعیدن موجب فعال شدن ظاهر مرکز سیاه‌چاله در طیف الکترومغناطیسی و مخصوصاً انرژی بالا می‌شود به همین دلیل تصور می‌رود این سیاه‌چاله مسئول فعالیت قوی اختروش‌ها باشند.[۸] درخشندگی سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در اختروش‌ها بین ده تا صدبرابر درخشندگی بقیه اختروش است.[۳] همچنین تصور بر این است که هسته کهکشانی فعال (AGN) نیز سیاه‌چاله باشد.[۳]

وجود سیاه‌چاله‌های کلان‌جرمویرایش

 
مدار شش ستاره نزدیک به مرکز کهکشان[۹]

ستاره‌شناسان معتقدند که کهکشان راه شیری در مرکز خود یعنی، ۲۶٬۰۰۰ سال نوری از منظومه شمسی، یک سیاه‌چاله کلان‌جرم دارد. این ناحیه کمان ای* نامیده می‌شود[۱۰] دلیل بیان شده این است:

  • ستاره اس۲ در یک مسیر بیضی با تناوب مداری ۱۵٫۲ سال حضیض (نزدیک‌ترین فاصله) ۱۷ ساعت نوری (۱٫۸×۱۰۱۳ m یا 120 AU) از مرکز کهکشان می‌گذرد.[۱۱]
  • از محاسبه روی مدار این ستاره جرم مرکز گردش ۴٫۱ میلیون جرم خورشید به دست می‌آید.[۱۲]
  • اندازه این جرم مرکزی وضوحاً باید کمتر از ۱۷ ساعت نوری باشد و گرنه ستاره اس۲ با آن برخورد می‌کند یا به خاطر نیروی تیدال تکه‌تکه می‌شد. در واقع در مشاهدات جدید[۱۳] نشان می‌دهد که این شعاع نباید بیشتر ۶٫۲۵ ساعت نوری یعنی به اندازه قطر مدار اورانوس باشد.
  • فقط یک سیاه‌چاله می‌تواند در چنین حجمی چنین جرمی را جا دهد.

مؤسسه ماکس پلانک برای فیزیک فراستاره‌ای و گروه مرکز کهکشان دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس[۱۴] قوی‌ترین مدارک برای بیان این که ناحیه کمان ای* یک سیاه‌چاله کلان‌جرم است ارائه کرده‌اند،[۱۰] اطلاعات آنها بر اساس مشاهدات رصدخانه جنوبی اروپا[۱۵] و تلسکوپ کک است.[۱۶] محاسبات نشان می‌دهد که جرم کمان ای* تقریباً برابر ۴٫۱ میلیون جرم خورشید،[۱۷] یا حدود ۸٫۲‎×۱۰۳۶ kg است.

منابعویرایش

  1. Chandra:: Photo Album:: RX J1242-11:: 18 Feb 04
  2. Schödel, R. (2002). "A star in a 15.2-year orbit around the supermassive black hole at the centre of the Milky Way". Nature. ۴۱۹ (۶۹۰۸): ۶۹۴–۶۹۶. arXiv:astro-ph/0210426. Bibcode:2002Natur.419..694S. doi:10.1038/nature01121. PMID 12384690.
  3. ۳٫۰ ۳٫۱ ۳٫۲ Combes, Françoise (2010). "The origins of black holes". Mystries of Galaxy Formation [رازهای تشکیل کهکشان] (به English). Springer. p. ۶۹–۷۰. ISBN 978-1-4419-0867-4. |access-date= requires |url= (help)
  4. Antonucci, R. (1993). "Unified Models for Active Galactic Nuclei and Quasars". Annual Reviews in Astronomy and Astrophysics. ۳۱ (۱): ۴۷۳–۵۲۱. Bibcode:1993ARA&A..31..473A. doi:10.1146/annurev.aa.31.090193.002353.
  5. Urry, C.; Padovani, P. (1995). "Unified Schemes for Radio-Loud Active Galactic Nuclei". Publications of the Astronomical Society of the Pacific. ۱۰۷: ۸۰۳–۸۴۵. arXiv:astro-ph/9506063. Bibcode:1995PASP..107..803U. doi:10.1086/133630.
  6. «طبقه‌بندی سیاه چاله». وبگاه آکادمی علوم فضایی ایران. بایگانی‌شده از اصلی در ۴ دسامبر ۲۰۱۱. دریافت‌شده در ۳۰ ژوئیه ۲۰۱۱.
  7. Celotti, A.; Miller, J.C.; Sciama, D.W. (1999). "Astrophysical evidence for the existence of black holes". Class. Quant. Grav. ۱۶ (12A): A3–A21. arXiv:astro-ph/9912186. doi:10.1088/0264-9381/16/12A/301.
  8. Ridpath, Ian (۲۰۱۰). Oxford Dictionary of Astronomy. Oxford University Press. صص. ۴۸۴. شابک ۹۷۸-۰-۱۹-۹۲۱۴۹۳-۸.
  9. "SINFONI in the Galactic Center: Young Stars and Infrared Flares in the Central Light-Month" by Eisenhauer et al, The Astrophysical Journal, 628:246-259, 2005
  10. ۱۰٫۰ ۱۰٫۱ Henderson، Mark (دسامبر ۹, ۲۰۰۸). «Astronomers confirm black hole at the heart of the Milky Way». London: Times Online. دریافت‌شده در ۲۰۰۹-۰۵-۱۷.
  11. Schödel، R. (۱۷ اکتبر ۲۰۰۲). «A star in a 15.2-year orbit around the supermassive black hole at the centre of the Milky Way». Nature. ۴۱۹ (۶۹۰۸): ۶۹۴–۶۹۶. arXiv:astro-ph/0210426. doi:10.1038/nature01121. PMID 12384690. بیبکد:2002Natur.419..694S.
  12. Ghez, A. M. (December 2008). "Measuring Distance and Properties of the Milky Way's Central Supermassive Black Hole with Stellar Orbits". Astrophysical Journal. 689 (2): 1044–1062. arXiv:0808.2870. Bibcode:2008ApJ...689.1044G. doi:10.1086/592738.
  13. Ghez, A. M.; Salim, S.; Hornstein, S. D.; Tanner, A.; Lu, J. R.; Morris, M.; Becklin, E. E.; Duchêne, G. (20 Feb 2005). "Stellar Orbits around the Galactic Center Black Hole". The Astrophysical Journal. 620 (2): 744–757. arXiv:astro-ph/0306130. Bibcode:2005ApJ...620..744G. doi:10.1086/427175.
  14. UCLA Galactic Center Group
  15. «ESO - 2002». بایگانی‌شده از اصلی در ۲۵ اکتبر ۲۰۰۵. دریافت‌شده در ۲۹ مه ۲۰۱۲.
  16. «W. M. Keck Observatory». بایگانی‌شده از اصلی در ۱ مارس ۲۰۱۲. دریافت‌شده در ۲۹ مه ۲۰۱۲.
  17. Milky Way's Central Monster Measured - News from Sky & Telescope - SkyandTelescope.com