ماهواره XRISM، که حاصل همکاری ژاپن، ایالات متحده و اروپاست، در تاریخ ۷ سپتامبر ۲۰۲۳ پرتاب شد. مأموریت آن رصد جهان با پرتوهای ایکس پرانرژی با دقتی باورنکردنی است. یکی از اولین اهداف آن، 4U 1630–472 بود، یک جرم شگفتانگیز که به عنوان یک دوتایی پرتو ایکس سیاهچاله شناخته میشود. این نوع سیستم شامل یک سیاهچاله با جرم ستارهای—جرمی فشرده با جرمی چند ده برابر خورشید ما—است که در یک رقص کیهانی با یک ستاره معمولی قفل شده است. گرانش عظیم سیاهچاله، گاز را از ستاره همدم خود به سمت خود میکشد و با مارپیچی شدن این گاز به سمت داخل، ساختاری سوزان به نام قرص برافزایشی تشکیل میشود. دمای این قرص میتواند به ۱۰ میلیون کلوین برسد و نور پرتو ایکس شدیدی از خود ساطع کند.
تصویر مفهومی از یک دوتایی پرتو ایکس سیاهچاله. اعتبار: JAXA
رصد 4U 1630–472 در زمانی کاملاً عالی انجام شد. تیم تحقیقاتی این سیستم را در انتهای یک طغیان، زمانی که درخشندگی پرتو ایکس آن در حال بازگشت به حالت آرام و کمنور خود بود، رصد کرد. این مرحله به ندرت مورد مطالعه قرار گرفته است، اما طیفسنج پیشرفته Resolve ماهواره XRISM برای این کار کاملاً آماده بود. این دستگاه با موفقیت خطوط جذبی ضعیف آهن بسیار یونیزه شده را در طیف پرتو ایکس سیستم شناسایی کرد و سیگنال واضحی از حضور گاز داغ حتی در این حالت کمنور به دانشمندان داد.
این مطالعه که در مجله The Astrophysical Journal Letters منتشر شده است، نشان میدهد که این گاز داغ با سرعت شگفتانگیز و پایینی کمتر از ۲۰۰ کیلومتر بر ثانیه در حال حرکت است. این در تضاد کامل با بادهای قدرتمند و پرسرعتی (اغلب بیش از ۱۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه) است که از این سیستمها در درخشانترین مراحلشان پرتاب میشوند. با این سرعت پایین، گاز همچنان از نظر گرانشی به سیاهچاله مقید است و به فضا فرار نمیکند.
طیفهای پرتو ایکس به دست آمده با Resolve که خطوط جذبی واضحی را نشان میدهد. اعتبار: JAXA
نکته جالبتر این است که در نیمه دوم رصد ۲۵ ساعته، جذب این گاز قویتر شد، حتی با وجود اینکه درخشندگی کلی پرتو ایکس سیستم تغییر چندانی نکرد. محققان معتقدند که این پدیده ناشی از یک ابر گازی تودهای و موضعی در لبه بیرونی قرص برافزایشی بوده که در خط دید ما قرار گرفته است. این توده ممکن است در جایی که جریان مواد از ستاره همدم با قرص برخورد میکند، شکل گرفته و نوعی پاشش گاز داغ ایجاد کرده باشد.
نموداری که نشان میدهد چگونه تودههای گازی میتوانند جذب پرتو ایکس را افزایش دهند. اعتبار: JAXA
این اولین باری است که چنین جزئیات دقیقی در یک دوتایی سیاهچاله با چنین درخشندگی پایینی مشاهده میشود. قابلیتهای استثنایی XRISM به اخترشناسان این امکان را میدهد که ساختار و حرکت گاز را در ناحیهای که قبلاً غیرقابل دسترس بود، نقشهبرداری کنند. این یافتهها نشان میدهد که حتی زمانی که یک سیاهچاله نسبتاً آرام است، محیط آن همچنان پویاست و گاز بسیار یونیزه شده در آن حضور دارد و در حال حرکت است.
درک این فرآیندها در سیاهچالههای با جرم ستارهای، بینشهای مهمی را در مورد پسرعموهای بزرگتر آنها، یعنی سیاهچالههای کلانجرم در مراکز کهکشانها، فراهم میکند که نقش عمدهای در تکامل کهکشانی دارند. سوال کلیدی اکنون این است: چه شرایط خاصی باعث شتابگیری این گاز کندرو به بادهای قدرتمند و فراری میشود؟ تیم تحقیقاتی اکنون در حالت آمادهباش است تا از XRISM برای رصد طغیانهای آینده در سطوح مختلف درخشندگی استفاده کند و داستان کامل نحوه تعامل این سیستمهای فوقالعاده خشن با محیط اطرافشان را کنار هم بچیند.
برای اطلاعات عمیقتر، میتوانید پژوهش اصلی را مطالعه کرده و از منبع بیشتر بیاموزید.
منبع: دانشگاه اهیمه / Phys.org