چالش‌هایی جدی برای فیزیک سیاه‌چاله‌ها: تغییر در ارتباط اشعه فرابنفش و پرتو ایکس

مشاهدات جدید نشان می‌دهند که ارتباط بین نور ساطع‌شده از کوآزارها در طول زمان کیهانی تغییر کرده است.   این امر می‌تواند نشان‌دهنده آن باشد که ساختار اطراف سیاه‌چاله‌های ابرجرم آنطور که تصور می‌شد، جهانی و یکسان نیست.   به گزارش ایتنا و به نقل از SciTechDaily، پژوهشگران از سراسر جهان شواهد قوی‌ای را ارائه داده‌اند که نشان می‌دهند مواد اطراف سیاه‌چاله‌های ابرجرم در طول تاریخ جهان تغییراتی داشته‌اند.   اگر این یافته‌ها تأیید شوند، ممکن است فرضیه‌ای کلیدی که بیش از پنجاه سال در تحقیق درباره سیاه‌چاله‌ها مورد پذیرش بوده، مورد بازنگری قرار گیرد.   گفتنی است کوآزارها که نخستین بار در دهه ۱۹۶۰ شناسایی شدند، از درخشان‌ترین اجرام مشاهده‌شده در فضا هستند. این درخشش فوق‌العاده ناشی از سیاه‌چاله‌های ابرجرم است که با استفاده از نیروی گرانشی شدید خود مواد اطرافشان را به درون می‌کشند.   در این فرآیند، مواد در حال سقوط در یک دیسک چرخان جمع می‌شوند که نهایتاً به سیاه‌چاله تغذیه می‌شود. این دیسک به دلیل برخورد و اصطکاک ذرات با یکدیگر به دماهای بسیار بالا می‌رسد و مقدار زیادی انرژی آزاد می‌کند.   این انرژی به اندازه‌ای زیاد است که می‌تواند ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ برابر بیشتر از نور ساطع‌شده از یک کهکشان متشکل از ۱۰۰ میلیارد ستاره باشد. اشعه فرابنفش حاصل از این فرآیند آنقدر قدرتمند است که می‌توان آن را از فاصله‌های بسیار دور، حتی از مرزهای قابل مشاهده جهان، شناسایی کرد.   گفته می‌شود که نور فرابنفش دیسک به عنوان سوخت برای تولید نور بسیار پرانرژی پرتو ایکس در کوآزارها عمل می‌کند. این نور فرابنفش هنگام عبور از فضا با ابرهایی از ذرات با انرژی بسیار بالا که به آن «تاج» اطلاق می‌شود، برخورد کرده و انرژی آنها را جذب می‌کند. این فرآیند باعث تقویت نور فرابنفش شده و پرتو ایکس با شدت بالا تولید می‌کند که توسط دستگاه‌های شناسایی ما قابل مشاهده است.   نکته جالب این است که این دو نوع تابش—اشعه فرابنفش و پرتو ایکس—که به شدت به یکدیگر مرتبط هستند، به طور سنتی با یکدیگر همبستگی نزدیکی دارند.   این همبستگی که تقریبا ۵۰ سال پیش کشف شد، به پژوهشگران بینش‌های اساسی در مورد هندسه و شرایط فیزیکی مواد اطراف سیاه‌چاله‌های ابرجرم می‌دهد. این ارتباط در دهه‌ها مورد مطالعه قرار گرفته و به عنوان یک اصل ثابت در تحقیق در زمینه سیاه‌چاله‌ها پذیرفته شده است.   اما پژوهش اخیر این اصل را به چالش کشیده است. این مطالعه که توسط رصدخانه ملی آتن انجام شده، نشان می‌دهد که زمانی که جهان جوان‌تر بود—حدود نیمی از سن کنونی خود—ارتباط بین تابش پرتو ایکس و فرابنفش کوآزارها به شکل قابل توجهی متفاوت از آنچه در نزدیکی ما مشاهده می‌شود، بوده است.   این یافته‌ها به این معناست که فرآیندهای فیزیکی که دیسک جذب و تاج اطراف سیاه‌چاله‌های ابرجرم را به هم پیوند می‌دهند، در طول ۶٫۵ میلیارد سال گذشته دچار تغییراتی شده‌اند.   دکتر آنتونیوس جورگاکاکیس، یکی از نویسندگان این پژوهش، در این‌باره می‌گوید: «تایید ارتباط غیرهمگن تابش پرتو ایکس به فرابنفش با گذر زمان کیهانی، واقعاً شگفت‌انگیز است و درک ما از نحوه رشد و تابش سیاه‌چاله‌های ابرجرم را به چالش می‌کشد».   این تیم از مشاهدات جدید پرتو ایکس تلسکوپ eROSITA و داده‌های بایگانی شده از رصدخانه XMM-Newton آژانس فضایی اروپا برای بررسی ارتباط بین شدت تابش‌های پرتو ایکس و فرابنفش در یک نمونه بی‌سابقه از کوآزارها استفاده کرده است.   داده‌های گسترده و یکپارچه eROSITA این امکان را فراهم کرده است که این مطالعه بر روی جمعیت کوآزارها در مقیاسی بررسی شود که قبلاً امکان‌پذیر نبود.   گفته می‌شود داده‌های جدیدی که از تلسکوپ eROSITA به دست آمده، به دانشمندان این امکان را می‌دهند که حتی کوآزارهای کم‌نورتر و دورتر را بررسی کنند. این مطالعات به دانشمندان کمک خواهد کرد تا درک بهتری از نحوه تابش و رشد سیاه‌چاله‌های ابرجرم و تغییرات آنها در طول زمان کیهانی پیدا کنند.