اخترشناسان بر این باورند که سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم با بهره‌گیری از فوران‌های پلاسما به مثابه ابزار قتل، کهکشان‌های میزبان خود را به کام مرگ می‌کشانند. در این میان، پرسش حیرت‌انگیز اینجاست که چطور پدیده‌ای با چنین ابعاد کوچکی می‌تواند تا این حد از نظر انرژی روی ساختاری به آن عظمت اثر بگذارد؟
به گزارش سیناپرس، دانشمندان پی برده‌اند که چگونه جت‌ها یا فواره‌های پرتاب‌شده توسط ابرسیاه‌چاله‌ها، تعیین‌کننده چگونگی «مرگ» کهکشان‌های میزبانشان هستند. این پژوهش به پرسشی دیرینه پاسخ می‌دهد که چرا کهکشان‌ها ستاره‌های بیشتری ندارند.
کهکشان‌های بزرگ، از جمله کهکشان راه شیری، توسط پیله‌های عظیمی از گاز و غبار موسوم به «محیط پیرامون کهکشانی» احاطه شده‌اند؛ این ماده در حکم بلوک‌های سازنده خام برای ستارگان عمل می‌کند. این گاز در طول مراحل شدید ستاره‌زایی به درون کهکشان‌ها حرکت کرده و این فرآیند را تغذیه می‌کند، اما سرانجام عاملی مانع از خنک شدن، تجمع و تولد ستاره‌ها توسط این ماده یا حرکت آن به درون کهکشان‌ها می‌شود و عملاً آن‌ها را از پای درمی‌آورد.
این پژوهش نشان می‌دهد که هنگام تغذیه سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم، فواره‌های پلاسما از اطراف آن‌ها فوران می‌کنند؛ این فواره‌ها به فراتر از مرکز کهکشان‌هایی که این غول‌های کیهانی در آن ساکن‌اند و حتی فراتر از مرزهای بیرونی آن‌ها می‌رسند و در نتیجه گاز اطراف کهکشان‌ها را دچار اختلال می‌کنند. این پدیده تأثیری اساسی بر نحوه تشکیل ستاره‌ها در کهکشان‌ها و متعاقباً رشد و تکامل آن‌ها دارد.
سانچاییتا بورتاکور (Sanchayeeta Borthakur)، از رهبران این تیم مطالعاتی در دانشگاه ایالتی آریزونا، در بیانیه‌ای گفت: «این نتیجه‌ای پیشگامانه است که راز دیرینه چگونگی تأثیر سیاه‌چاله‌ها بر کهکشان‌ها، ستارگان آن‌ها و حیاتی که می‌شناسیم را برملا می‌کند. این کار مسیر نوینی برای بررسی دقیق‌تر پیچیدگی‌های ارتباط میان سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم که تریلیون‌ها کیلومتر با ما فاصله دارند و چگونگی پیدایش ما در اینجا می‌گشاید.»
سیاه‌چاله‌ها شاید نسبتاً کوچک باشند، اما قدرت زیادی دارند
نمی‌توان سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم را دقیقاً «کوچک» نامید، چرا که جرمی میلیون‌ها یا میلیاردها برابر خورشید را در عرضی تقریباً به اندازه منظومه شمسی جای داده‌اند؛ اما در قیاس با کهکشان‌هایی که می‌توانند میزبان ۱۰۰ میلیارد منظومه ستاره‌ای با ابعادی مشابه باشند، حتی این غول‌های کیهانی نیز از نظر اندازه نسبتاً کوچک به شمار می‌آیند.
هرچند سیاه‌چاله‌های فعال می‌توانند مقادیر زیادی انرژی را از طریق فواره‌ها و تابش به محیط کیهانی خود بازگردانند، اما تأثیر آن‌ها همچنان تا حدی گیج‌کننده است.
نامراتا روی (Namrata Roy) از موسسه تحقیقاتی رامان می‌گوید: «پرسش شگفت‌انگیز این است که چگونه چیزی به این کوچکی می‌تواند از نظر انرژی بر چیزی به آن بزرگی تأثیر بگذارد؟»
روی و بورتاکور تحقیقات خود را بر سیاه‌چاله‌های تغذیه‌کننده (فعال) متمرکز کردند و از مشاهدات صدها کهکشان با فواره‌های فعال که توسط بررسی «ابزار طیف‌سنجی انرژی تاریک» (DESI) و اندازه‌گیری‌های فواره‌های رادیویی از LoTSS گردآوری شده بود، استفاده کردند.
آن‌ها نقاطی را یافتند که در آن‌ها گاز یونیزه، در امتداد فواره‌ها به روشنی می‌درخشد. این امر نشان می‌دهد که پلاسما با توده‌های گاز اطراف برخورد کرده، از آن‌ها عبور می‌کند و به آن‌ها انرژی می‌بخشد.
این موضوع حاکی از آن است که فواره‌های سیاه‌چاله به شکل یکنواخت بر گاز اطراف کهکشان‌ها اثر نمی‌گذارند، بلکه در نقاط خاصی متمرکز هستند. بیشترین تأثیر در نزدیکی لبه‌های بیرونی کهکشان‌ها مشاهده شد؛ یعنی جایی که فواره‌های پلاسما ابتدا با محیط پیرامون کهکشانی برخورد می‌کنند. در لبه بیرونیِ محیط پیرامون کهکشانی، فواره‌ها بیشترین میزان انرژی را آزاد می‌کنند.
یافته‌های این تیم، ردپای واضحی از تأثیر فواره‌های سیاه‌چاله در مختل کردن مواد مستعد ستاره‌زایی، حتی تا محیط پیرامون کهکشانی، نشان می‌دهد. این موضوع در درک چگونگی توقف ستاره‌زایی و «مرگ» کهکشان‌ها نقشی کلیدی دارد.
روی افزود: «آنچه بیش از همه مرا به هیجان می‌آورد، مقیاس این ارتباط است. یک سیاه‌چاله در مقایسه با کهکشان، فوق‌العاده کوچک است، اما تأثیر آن می‌تواند تا صدها هزار سال نوری، یعنی تا اعماق نواحی بیرونی کهکشان گسترش یابد. این فواره، انرژی را به بیرون منتقل می‌کند و گاز در مسیر حرکت آن می‌درخشد.»
این یافته‌ها همچنین روش جدیدی را در اختیار دانشمندان قرار می‌دهند تا تأثیر فواره‌های سیاه‌چاله‌ای بر کهکشان‌ها را بررسی کنند.