سیاه‌چاله کلان‌جرم

از ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری، جستجو
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]

سیاه چاله کلان جرم بزرگترین نوع سیاه‌چاله در کهکشان‌هاست که گمان می‌رود در مرکز تقریباً همه کهکشان‌ها من‌جمله کهکشان راه شیری[۲](کمان ای* با جرم سه میلیون جرم خورشیدی[۳]) نیز یافت شود[۴][۵]. که دارای جرمی معادل صدهاهزار تا چندین میلیارد برابر جرم خورشید هستند. این سیاه چاله‌ها پر جرم‌ترین نوع سیاه چاله‌ها 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.

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 به طور خطی با جرم افزایش می‌یابد پس می‌توان آن را به صورت زیر نوشت:

R=kM

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

\rho = \frac{M}{V} = \frac{M}{\frac{4}{3}\pi R^3} = \frac{M}{\frac{4}{3}\pi k^3 M^3}=K M ^{-2}

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 مخصوصا 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 کلان‌جرم[ویرایش]

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 متر 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 وضوحا 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.

موسسه ماکس پلانک برای فیزیک فراستاره‌ای و گروه مرکز کهکشان دانشگاه کالیفرنیا، لس‌آنجلس[۱۴] قوی‌ترین مدارک برای بیان این که ناحیه کمان ای* یک سیاه‌جاله 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.

منابع[ویرایش]

  1. Chandra:: Photo Album:: RX J1242-11:: 18 Feb 04
  2. Schödel, R.; et al. (2002). "A star in a 15.2-year orbit around the supermassive black hole at the centre of the Milky Way". Nature 419 (6908): 694–696. arXiv:astro-ph/0210426. Bibcode 2002Natur.419..694S. DOI:10.1038/nature01121. PMID 12384690. 
  3. ۳٫۰ ۳٫۱ ۳٫۲ Combes, Francoise. «The origins of black holes». در Mystries of Galaxy Formation [رازهای تشکیل کهکشان]. Springer, 2010. 69-70. ISBN ‎978-1-4419-0867-4. 
  4. Antonucci, R. (1993). "Unified Models for Active Galactic Nuclei and Quasars". Annual Reviews in Astronomy and Astrophysics 31 (1): 473–521. 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 107: 803–845. arXiv:astro-ph/9506063. Bibcode 1995PASP..107..803U. DOI:10.1086/133630. 
  6. «طبقه بندی سیاه چاله». وبگاه آکادمی علوم فضایی ایران. 
  7. Celotti, A.; Miller, J.C.; Sciama, D.W. (1999). "Astrophysical evidence for the existence of black holes". Class. Quant. Grav. 16 (12A): A3–A21. arXiv:astro-ph/9912186. DOI:10.1088/0264-9381/16/12A/301. 
  8. Ridpath, Ian. Oxford Dictionary of Astronomy. Oxford University Press، ۲۰۱۰. 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 . http://www.timesonline.co.uk/tol/news/uk/science/article5316001.ece. 
  11. . arXiv:astro-ph/۰۲۱۰۴۲۶. Bibcode۲۰۰۲Natur.۴۱۹..۶۹۴S. doi:10.1038/nature01121. PMID ۱۲۳۸۴۶۹۰. 
  12. . arXiv:astro-ph/۰۸۰۸.۲۸۷۰. Bibcode۲۰۰۸ApJ...۶۸۹.۱۰۴۴G. doi:10.1086/592738. 
  13. . arXiv:astro-ph/۰۳۰۶۱۳۰. Bibcode۲۰۰۵ApJ...۶۲۰..۷۴۴G. doi:10.1086/427175. 
  14. UCLA Galactic Center Group
  15. ESO - 2002
  16. W. M. Keck Observatory
  17. Milky Way's Central Monster Measured - News from Sky & Telescope - SkyandTelescope.com