اخترشناسان موفق شدهاند شرارههای ستارهای بسیار قدرتمندی را شناسایی کنند که از ستارگانی در نزدیکی سیاهچالهی فوقپرجرم مرکز کهکشان راه شیری فوران میکنند. این شرارهها اصلاً از آن نوع شرارههای معمولی نیستند که گهگاه از ستارگان دیده میشوند؛ ما دربارهی آزاد شدن انرژیهایی صحبت میکنیم که آنقدر شدید و سهمگیناند که حتی خشنترین فورانهای خورشیدیِ خورشید خودمان، در مقایسه با آنها، چیزی شبیه به سوسو زدن شمع به نظر میرسند.
مرکز کهکشان راه شیری مکانی وحشی و بیرحم است. این ناحیه که در فاصلهای حدود بیستوشش هزار سال نوری از زمین و در صورت فلکی قوس (Sagittarius) قرار دارد، میزبان سیاهچالهای با جرمی حدود چهار میلیون برابر جرم خورشید است. گرانش مهیب این سیاهچاله، فضا-زمان اطراف خود را بهشدت درهم میپیچد و ستارگان را وادار میکند با سرعتهایی سرسامآور در مدارهای تنگ و آشفته به دور آن بچرخند. این محیط بهشدت متراکم، پرآشوب و خشن است؛ جایی که برخوردهای نزدیک میان ستارگان، تابشهای پرانرژی و نیروهای کشندی شدید، زندگی ستارهای را به چالشی دائمی تبدیل میکنند. با وجود اهمیت بالای این ناحیه، تا همین اواخر مطالعهی آن در برخی طولموجهای نوری کاری بسیار دشوار و حتی غیرممکن به نظر میرسید.
اینجاست که نقش تلسکوپ قطب جنوب برجسته میشود. این تلسکوپ که در طولموجهای میلیمتری کار میکند—طولموجهایی که در طیف الکترومغناطیسی بین فروسرخ و امواج رادیویی قرار دارند—توانایی منحصربهفردی در نفوذ به غبارهای متراکمی دارد که دید ما را به هستهی کهکشان مسدود کردهاند. مرکز کهکشان مملو از ابرهای ضخیم غبار و گاز است که نور مرئی و حتی بخشی از فروسرخ را جذب یا پراکنده میکنند، اما امواج میلیمتری میتوانند از میان این پردهی غبار عبور کنند و اطلاعات ارزشمندی را به آشکارسازها برسانند. هوای بسیار خشک جنوبگان و پایداری کمنظیر جو در قطب جنوب، این منطقه را به یکی از بهترین مکانهای روی زمین برای چنین رصدهایی تبدیل کرده است.
گروه پژوهشی این پروژه، به سرپرستی دانشمندانی از دانشگاه ایلینوی در اربانا-شمپین و مرکز ملی کاربردهای ابررایانش (NCSA)، مرکز کهکشان را طی چندین فصل رصدی بهطور مداوم زیر نظر گرفتند. هدف آنها شناسایی پدیدههای گذرا یا موقتی بود؛ رخدادهایی مانند درخششهای ناگهانی که در مدتزمانی نسبتاً کوتاه ظاهر میشوند و سپس ناپدید میگردند. این نوع پدیدهها، اگرچه کوتاهعمرند، اما حامل اطلاعاتی کلیدی دربارهی فرآیندهای فیزیکی بسیار پرانرژی هستند.
آنچه این تیم کشف کرد، مجموعهای از شرارههای ستارهای بود: افزایشهای ناگهانی و چشمگیر در روشنایی ستارگان که بر اثر رویدادهای «بازپیوند مغناطیسی» در جو ستارهها رخ میدهند. در چنین رویدادهایی، خطوط میدان مغناطیسی که بهشدت در هم پیچیده و متراکم شدهاند، ناگهان میشکنند و دوباره به یکدیگر متصل میشوند. این فرآیند باعث آزاد شدن مقادیر عظیمی از انرژی میشود که به صورت تابش الکترومغناطیسی در فضا پخش میگردد. در خورشید ما، چنین شرارههایی میتوانند طوفانهای خورشیدی ایجاد کنند، ماهوارهها را مختل سازند و حتی شبکههای برق روی زمین را تحت تأثیر قرار دهند. اما در نزدیکی مرکز کهکشان، جایی که شرایط محیطی بهمراتب افراطیتر است، این شرارهها انرژیهایی بسیار فراتر از نمونههای خورشیدی آزاد میکنند.
اهمیت این کشف از چند جنبه قابل توجه است. نخست آنکه نشان میدهد رصد در طولموجهای میلیمتری میتواند ابزار مؤثری برای شناسایی اینگونه رویدادهای گذرا باشد و بهاینترتیب، پنجرهی تازهای برای مطالعهی فعالیت ستارهای در نواحی غبارآلود و پنهان کهکشان میگشاید. دوم آنکه این یافتهها اطلاعات ارزشمندی دربارهی جمعیت ستارگانی فراهم میکند که توانستهاند در یکی از خشنترین محیطهای کهکشانی زنده بمانند و به فعالیت خود ادامه دهند.
ستارگانی که در نزدیکی سیاهچالههای فوقپرجرم قرار دارند، همواره تحت تأثیر نیروهای کشندی بسیار شدید، محیطهای تابشی خشن و برخوردهای نزدیک مکرر با دیگر ستارگان هستند. این شرایط میتواند ساختار داخلی، میدانهای مغناطیسی و حتی طول عمر آنها را دستخوش تغییر کند. درک اینکه کدام نوع ستارگان میتوانند چنین شرایطی را تحمل کنند و رفتار آنها چگونه است، به اخترشناسان کمک میکند تا تصویری دقیقتر از تکامل مراکز کهکشانی و فیزیک عجیب و افراطی حاکم بر این نواحی ترسیم کنند.
علاوه بر این، خود شرارهها بهمنزلهی ابزارهای کاوشگر عمل میکنند. هر فوران ناگهانی، مانند نور کوتاه و تیز یک فانوس دریایی، برای لحظاتی ویژگیهای میدان مغناطیسی و شرایط جوی ستاره را روشن میکند؛ ویژگیهایی که در حالت عادی، بهدلیل فاصلهی بسیار زیاد و پوشش غبار کهکشانی، تقریباً غیرقابل مشاهده باقی میمانند. به این ترتیب، هر شراره اطلاعاتی را آشکار میسازد که در غیر این صورت از دید ما پنهان میماند.
در آینده، رصدهای بیشتر با تلسکوپ قطب جنوب و دیگر رصدخانهها میتواند نشان دهد که آیا این شرارهها الگوهای زمانی مشخصی دارند یا خیر، چهقدر در میان انواع مختلف ستارگان رایجاند، و چه اطلاعاتی دربارهی فعالیت مغناطیسی در محیطهای با گرانش بسیار شدید در اختیار ما میگذارند. با توسعهی ابزارهای پیشرفتهتر برای پایش پدیدههای گذرا در طولموجهای گوناگون، مرکز کهکشان ما آرامآرام از هالهی رازآلودگی بیرون میآید—آن هم نه یکباره، بلکه با هر شرارهی ستارهای که همچون جرقهای کوتاه، گوشهای از این دنیای افراطی را برای ما روشن میکند.