در حالت نخست، این سیاهچالهها نسبتاً خفته هستند؛ یعنی تنها مقدار بسیار اندکی ماده را به سوی خود میکشند و در نتیجه، تابشی ضعیف و کمفروغ از خود نشان میدهند. در حالت دوم، سیاهچالهها بهطور فعال در حال بلعیدن مادهاند و در این فرآیند، تابشی فوقالعاده نیرومند تولید میکنند. این حالت دوم معمولاً با عنوان هستههای فعال کهکشانی یا AGN شناخته میشود.
در هستههای فعال کهکشانی، تابش عمدتاً از قرص برافزایشی پیرامون سیاهچاله سرچشمه میگیرد. هنگامی که سیاهچالهٔ فوقپرجرم مواد اطراف خود را جذب میکند، این مواد در قالب قرصی چرخان پیرامون آن گرد میآیند. اصطکاک و فشردگی شدید در این قرص باعث گرمشدن ماده میشود و در نتیجه، تابشهایی در محدودهٔ نور مرئی و فرابنفش گسیل میگردد. افزون بر این، بسیاری از AGNها دارای تاجهای داغ از ماده در بالای قرص برافزایشی هستند که میتوانند پرتوهای ایکس تولید کنند.
اما داستان به همینجا ختم نمیشود. گاهی اوقات، AGNها جتهای نسبیتی بسیار قدرتمندی را در دو جهت مخالف، عمود بر صفحهٔ قرص برافزایشی، به فضا پرتاب میکنند. این جتها اغلب با نام جتهای رادیویی شناخته میشوند، زیرا مشاهده و آشکارسازی آنها در طولموجهای رادیویی آسانتر است، هرچند در واقع در سراسر طیف الکترومغناطیسی انرژی گسیل میکنند.
یکی از ویژگیهای جالب این جتها آن است که میتوانند روشن و خاموش شوند؛ یعنی در دورههایی فعال باشند و سپس برای مدتی طولانی از فعالیت بازبمانند. دلیل دقیق این رفتار ناپیوسته هنوز بهطور کامل روشن نیست. تغییرات در نرخ برافزایش ماده به سیاهچاله، یکی از محتملترین عوامل به شمار میرود، اما نقش میدانهای مغناطیسی و حتی سرعت چرخش خود سیاهچاله نیز میتواند در این فرآیند مؤثر باشد.
با این حال، پژوهشی تازه دیدگاهی متفاوت و عمیقتر دربارهٔ سیاهچالههای فوقپرجرم و جتهای ناپیوستهٔ آنها ارائه کرده است. پژوهشگران در این مطالعه، فرصتی کمنظیر برای بررسی رفتار این جتها درون خوشههای کهکشانی به دست آوردهاند. این تحقیق با عنوان «بررسی چرخهٔ فعالیت AGN و ریختشناسی ناشی از خوشه در یک کهکشان رادیویی غولپیکر با جتهای ناپیوسته» در مجلهٔ معتبر Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده است. نویسندهٔ اصلی این مقاله «شوبه کوماری»، دانشجوی دکتری و پژوهشگر ارشد در کالج شهر میدنپور در خارگپور هند است.
نویسندگان مقاله تأکید میکنند که محیط اطراف کهکشان میزبان نقش بسیار مهمی در تکامل شکل ظاهری جتهای رادیویی و انرژی آنها ایفا میکند. آنها مینویسند: «از آنجا که کهکشانهای رادیویی غولپیکر (GRGها) اغلب تا مقیاس کل خوشههای کهکشانی، یعنی در حد مگاپارسک، و حتی فراتر از آن گسترش مییابند، گزینهای بسیار مناسب برای مطالعهٔ برهمکنش میان جتها و محیط میانخوشهای هستند.»
تمرکز اصلی این پژوهش بر کهکشانی با نام J1007+3540 (که در ادامه با نام ۳۵۴۰ از آن یاد میشود) است؛ یک کهکشان رادیویی غولپیکر که درون یک خوشهٔ کهکشانی قرار دارد. پژوهشگران این جرم را با استفاده از دادههای چندطولموجی مورد بررسی قرار دادند. کهکشان ۳۵۴۰ جتهایی از پلاسمای مغناطیده تولید میکند که امواج رادیویی گسیل میکنند. ویژگی منحصربهفرد این منبع آن است که شواهد روشنی از روشن و خاموششدن دورهای جتها در آن مشاهده شده است.
نویسندگان مقاله مینویسند: «این منبع نشانههای واضحی از فعالیت تکرارشوندهٔ جتها را نشان میدهد؛ از جمله ساختاری گسترده، یکطرفه و دنبالهمانند از تابش پخشیده، همراه با یک گسست ریختشناختی در امتداد این دنباله.» آنها همچنین برآورد کردهاند که سن تابشی لوبهای درونی حدود ۱۴۰ میلیون سال و سن لوب بیرونی شمالی حدود ۲۴۰ میلیون سال است.
اعتبار تصویر: کوماری و همکاران، ۲۰۲۶، MNRAS
این ویژگیها شواهدی روشن از جتهای ناپیوسته به شمار میآیند. جت درخشان و درونی در واقع مربوط به مرحلهای تازه از فعالیت است که بهتازگی آغاز شده، در حالی که در فاصلهای دورتر، پیلهای از پلاسمای قدیمی و کمنورتر دیده میشود که یادگار فورانهای پیشین جتهاست.
لوب بیرونی شمالی دارای نشانهای موسوم به «بازگشت جریانِ دگرشکلیافته» است که به سمت جنوبشرقی جهتگیری دارد؛ نشانهای دیگر از برهمکنش شدید جتها با محیط متراکم خوشهٔ کهکشانی پیرامون. پژوهشگران توضیح میدهند: «چنین پلاسمای بازگشتی معمولاً زمانی مشاهده میشود که جتهای رادیویی با محیطی چگال برخورد میکنند؛ در این حالت، مادهٔ لوب منحرف شده و از محور اصلی جت دور میشود.»
نویسندگان در ادامه توضیح میدهند که لوبهای درونی جوانترند و سن تابشی آنها حدود ۱۴۰ میلیون سال برآورد میشود، در حالی که لوب بیرونی شمالی بهطور قابلتوجهی قدیمیتر است و سنی در حدود ۲۴۰ تا ۲۶۰ میلیون سال دارد. این اختلاف چشمگیر نشان میدهد که لوب بیرونی شمالی بقایای چرخهای پیشین از فعالیت جتهاست، در حالی که لوبهای درونی حاصل مرحلهای جدیدتر از فعالیت هستهٔ فعال کهکشانی هستند.
شوبه کوماری، نویسندهٔ اصلی مقاله، در بیانیهای خبری این پدیده را چنین توصیف میکند: «این وضعیت شبیه تماشای فوران دوبارهٔ یک آتشفشان کیهانی پس از دورهای طولانی از آرامش است؛ با این تفاوت که این آتشفشان آنقدر عظیم است که ساختارهایی به طول نزدیک به یک میلیون سال نوری را در فضا میتراشد.» او اضافه میکند: «این لایهبندی چشمگیرِ جتهای جوان درون لوبهای قدیمی و فرسوده، امضای مشخص یک AGN ناپیوسته است؛ یعنی کهکشانی که موتور مرکزی آن در مقیاسهای زمانی کیهانی، بارها روشن و خاموش میشود.»
کهکشان ۳۵۴۰ در خلأ قرار ندارد، بلکه عضوی از یک خوشهٔ کهکشانی است و به همین دلیل، در میان محیط میانخوشهای (ICM) احاطه شده است. این محیط از پلاسمایی بسیار داغ تشکیل شده که یا بهوسیلهٔ جتهای AGN گرم شده، یا در نتیجهٔ ادغام خوشههای کهکشانی، و یا ترکیبی از هر دو فرآیند پدید آمده است. پلاسمای ICM در حال شکلدادن هم به جتهای قدیمی و هم به جتهای جدید این کهکشان است.
«جِی۱۰۰۷+۳۵۴۰ یکی از شفافترین و تماشاییترین نمونهها از AGNهای ناپیوسته با برهمکنش جت–خوشه است؛ جایی که گاز داغ اطراف، جتها را خم میکند، میفشارد و دگرگون میسازد.» این سخنان را دکتر «سابیاساچی پال»، از نویسندگان همکار مقاله، بیان کرده است.
پژوهشگران همچنین نشان دادهاند که کهکشان میزبان، یک کهکشان بیضوی تکاملیافته با مقدار زیادی غبار است. مشاهدات آنها حاکی از آن است که این کهکشان احتمالاً دارای هستهای فعال اما پنهان است. آنها توضیح میدهند که «این شرایط با تغذیهٔ ناشی از ادغام کهکشانی یا یک دورهٔ تازهٔ برافزایش ماده سازگار است؛ فرایندی که میتواند با روشنشدن دوبارهٔ جتها ارتباط داشته باشد.»
اهمیت علمی کهکشان ۳۵۴۰ در آن است که به اخترفیزیکدانان فرصتی کمنظیر میدهد تا چگونگی روشن و خاموششدن جتها و نیز برهمکنش آنها با محیط اطراف را مطالعه کنند. این کهکشان نشان میدهد که رشد کهکشانها لزوماً فرایندی آرام و یکنواخت نیست، بلکه میتواند حاصل کشمکشی پرانرژی و آشفته با محیط پیرامونی خود باشد.
نویسندگان در جمعبندی مقاله مینویسند: «ناهمسانیهای ریختشناختی، خمشدن جتها، پلاسمای بازگشتی، فعالیت ناپیوستهٔ AGN، دنبالهٔ گستردهای از تابش پخشیده همراه با گسست ساختاری، گرادیانهای طیفی و توزیع سن تابشی، همگی به تاریخچهای پیچیده از برهمکنش میان جتها و محیط میانخوشهای و احتمال وقوع فرآیندهای بازشتابدهی در اطراف J1007+3540 اشاره دارند.»
در نهایت، پژوهشگران تأکید میکنند که برای درک عمیقتر این منبع شگفتانگیز، انجام مطالعات عمیقتر و چندطولموجی در آینده ضروری است؛ مطالعاتی که شامل رصدهای پرتو ایکس، نوری و رادیویی در طولموجهای گوناگون خواهد بود. این بررسیها میتوانند به روشنشدن هرچه بیشتر پویایی و انرژی این «آتشفشان کیهانی» کمک کنند.
