گرمترین منطقه در کیهان کجاست؟

اقتصاد۲۴-در حالی که خورشید، سوزان‌ترین جرم موجود در منظومه شمسی است، اما دمای آن در مقایسه با چندین و چند جرم کیهانی دیگر به مراتب کمتر است. شاید تا به حال فکر می‌کردید که خورشید گرم‌ترین بخش کیهان است؛ اما واقعیت چیز دیگری است.

دانیل پالومبو، محقق فوق دکترای گروه تحقیقاتی Black Hole Initiative در دانشگاه هاروارد در این باره گفته: «فکر می‌کنم جواب درست و دقیق به این سوال این است: نقطه‌ای در نزدیکی یک سیاهچاله بزرگ. به ویژه سیاهچاله بزرگی که در حال گسترش است؛ یعنی فقط از گاز‌های اطراف تغذیه می‌کند.» او در این باره به این نکته اشاره کرد که تغذیه سیاهچاله‌هایی که میزبان پرتو‌های عظیمی از مواد فوران کننده هستند، باعث می‌شود تا آن‌ها به سرعت بزرگ و بزرگتر شوند.

طبق گفته پالومبو، گرم‌ترین نقطه ثبت شده در کیهان، در اختروش ۳ C ۲۷۳ واقع شده است که منطقه‌ای درخشان در اطراف یک سیاهچاله با جرمی بسیار بالاست که در فاصله ۲.۴ میلیارد سال نوری از کره زمین قرار دارد. بنا بر محاسبات رصدخانه گرین بانک در ویرجینیای جنوبی، دمای هسته‌ای منطقه حدود ۱۰ تریلیون کلوین (بیش از ۱۰ تریلیون درجه فارنهایت و سلسیوس) است. البته هنوز ابهامات زیادی درباره تخمین دمای این منطقه وجود دارد.

اصطکاک و ایجاد دما‌هایی حیرت‌انگیز

سیاهچاله‌های بزرگ، بسیار قدرتمند هستند و در اکثر مواقع در قلب کهکشان‌ها قرار دارند. همانطور که از نام آن‌ها پیداست، این سیاهچاله‌ها واقعا بزرگ هستند: مثلا سیاهچاله کمان اِی* (Sagittarius A*, Sgr A*) که یک سیاهچاله فوق‌العاده سنگین در قلب کهکشان راه شیری است و جرم آن چندین میلیون برابر بزرگتر از خورشید ماست. مثل هر سیاهچاله دیگری، اختروش ۳ C ۲۷۳ دارای کشش گرانشی قدرتمندی است که هیچ چیز، حتی نور نمی‌تواند از چنگ آن فرار کند.

بیشتر بخوانید: شرکت‌ها برای توسعه به ایده‌پردازی و خلاقیت نسل جوان نیاز دارند

در شرایطی که این سینک گرانشی در داخل این سیاهچاله به حالت منجمد است، ولی حلقه‌ای از گاز که در اطراف آن می‌چرخد و تحت عنوان دیسک برافزایشی شناخته می‌شود، برعکس است. از آنجا که مولکول‌ها با سرعت‌هایی بالا به درون سیاهچاله مکیده می‌شوند، اصطکاک حاصل از برخورد این ماده می‌تواند دمایی معادل چندین تریلیون درجه سانتی‌گراد ایجاد کند.

برای درک این موضوع، این را درنظر داشته باشید که دمای سطح خورشید ۱۰ هزار درجه فارنهایت (۵۵۰۰ درجه سلسیوس) است. به گفته پالومبو، دما تنها وقتی افزایش پیدا می‌کند که میدان مغناطیسی شدید سیاهچاله مقداری از ماده مجاور را به فوران‌های نسبیتی تبدیل کند که می‌توانند برای میلیون‌ها سال نوری به فضا پرتاب شوند.

ایجاد گرمترین نقاط با رویداد‌های فاجعه‌بار

اما به گفته کوشیک چاترجی، یکی از اعضای گروه تحقیقاتی Black Hole Initiative، پاسخ به این سوال که کدام نقطه، گرمترین نقطه در کیهان است، به این موضوع نیز بستگی دارد که چه زمانی این سوال را مطرح می‌کنید. در حالی که او موافق است که احتمالا سیاهچاله‌ها گرمترین نقاط کیهان هستند، اما باید این را در نظر داشت که هر جا که رویداد‌های فاجعه‌باری رخ می‌دهند، ممکن است تبدیل به گرمترین نقاط کیهان شوند.

زمانی که دو جرم بزرگ آسمانی با هم برخورد می‌کنند، انفجار حاصل از این برخورد، دمای بسیار بالایی را ایجاد خواهد کرد. مثلا براساس مطالعه‌ای که در سال ۲۰۱۹ در مجله Nature Physics منتشر شد، وقتی دو ستاره نوترونی (هسته‌های فروریخته از ستاره‌های پرجرم) با هم برخورد می‌کنند، می‌توانند دمایی در حدود ۱.۵ تریلیون فارنهایت (۸۰۰ میلیارد سانتی‌گراد) ایجاد کنند. چاترجی معتقد است که برخورد یک سیاهچاله با یک ستاره نوترونی نیز می‌تواند دمای بسیار بالایی را ایجاد کند؛ اما این برخورد‌های کیهانی، اغلب زودگذر هستند.

درعین حال سخت است بتوان از یک نقطه خاص به عنوان داغ‌ترین نقطه در کیهان نام برد؛ پالومبو در این باره می‌گوید: «مطالعه اجسام بسیار دور کار بسیار سختی است؛ چرا که نمی‌توان دمای آن‌ها را با یک دماسنج ساده اندازه‌گیری کرد.» در عین اینکه هنوز ابهامات زیادی درباره دمای دقیق سیاهچاله‌ها وجود دارد.

در عوض، دانشمندان انرژی ناشی از سیاهچاله‌های عظیمی که می‌توانند پرتو‌های درخشان نور، امواج رادیویی و اشعه ایکس را ساطع کنند را اندازه‌گیری می‌کنند. محققان در عین حال می‌توانند دما را برپایه مدل‌هایی که طول موج تابش الکترومغناطیسی تولید شده توسط این منابع را تعیین می‌کنند، تخمین بزنند.

ابزار‌های جدید و اکتشافات دقیق‌تر

ریچارد کلی، دانشمند ارشد مطالعات ناسا دراین باره گفته: «ما اجازه می‌دهیم که نور از اجرام بسیار دور به سمت تلسکوپمان بیاید. نور پائین آمده و به سنسوری برخورد می‌کند که می‌تواند انرژی یا طول موج تابش را اندازه‌گیری کند. ما یک طیف ایجاد می‌کنیم و با تجزیه و تحلیل طیف، می‌توانیم دما را تخمین بزنیم.»

طبق گفته کلی، یک رصدخانه اشعه ایکس که در آینده به بهره‌برداری خواهد رسید و ماموریت تصویربرداری و طیف سنجی اشعه ایکس (XRISM) نام دارد، به دانشمندان کمک خواهد کرد تا گاز‌هایی با دمای بالا در فضا را با دقت بیشتری اندازه‌گیری کنند. از آنجا که ابزار‌های جدیدتر و دقیق‌تری در حال ساخت هستند، احتمالا دانشمندان در آینده مناطقی را خواهند یافت که دمایی به مراتب بالاتر از اختروش ۳ C ۲۷۳ داشته باشد.

پالموبو ادامه داد: «فکر می‌کنم آنچه به شکلی منصفانه می‌توان گفت این است که ابزار‌هایی که ما برای درک دمای مواد در اطراف سیاهچاله‌های بزرگ داریم، محدود هستند، ولی این ابزار‌ها به سرعت در حال تکاملند.»