در علم اخترشناسی، بسیاری از کشفیات بزرگ نه از روی برنامه‌ریزی دقیق، بلکه کاملاً تصادفی اتفاق می‌افتند. همان‌طور که جمله‌ای مشهور در جامعه علمی می‌گوید: «هیجان‌انگیزترین جمله در علم، نه “یافتم!” بلکه “چه جالب!” است.» این دقیقاً همان چیزی بود که برای «ماتوش ریباک» (Matus Rybak)، پژوهشگر پسادکتری در دانشگاه لیدن، و همکارانش هنگام رصد یکی از اختروش‌ها (quasar) رخ داد؛ جرمی کیهانی که ۶ میلیارد سال نوری با زمین فاصله دارد و در صورت فلکی جام (Crater) واقع شده است.
این اختروش با نام RXJ1131-1231 شناخته می‌شود. دلیل محبوبیت آن در میان اخترشناسان، وجود یک سیاهچاله کلان‌جرم (SMBH) در مرکز آن و همچنین وجود یک کهکشان میان‌جی بین ما و این اختروش است. همین کهکشان باعث می‌شود نور RXJ1131-1231 سه برابر بزرگ‌نمایی شود. این پدیده که با عنوان «ماکرولنزینگ» (macrolensing) شناخته می‌شود، در واقع نوعی از «همگرایی گرانشی» است؛ یعنی همان حالتی که جرم یک کهکشان یا خوشه‌ی کهکشانی، مانند یک عدسی طبیعی، نور اجسام پشت سر خود را خم و بزرگ می‌کند.
ریباک و گروهی بین‌المللی از اخترشناسان در حال رصد تغییرات روشنایی این اختروش بودند که ناگهان پدیده‌ای شگفت‌انگیز دیدند: یک رویداد «میکرولنزینگ»، ناشی از وجود یک ستاره در کهکشان میان‌جی. این «بزرگ‌نمایی دوگانه» یا همان double zoom، که کاملاً به‌طور تصادفی رخ داد، فرصتی منحصربه‌فرد در اختیار آن‌ها گذاشت. برای نخستین بار در تاریخ، آن‌ها توانستند تابش میلی‌متری برخاسته از ناحیه‌ی اطراف یک سیاهچاله کلان‌جرم را با وضوح بالا مشاهده کنند.
ترکیب نیروهای جهانی در یک پروژه
این کشف حاصل همکاری گسترده‌ی پژوهشگرانی از مؤسسات و مراکز علمی گوناگون بود:
- مؤسسه تحقیقات فضایی هلند (SRON)
- مؤسسه STAR
- مؤسسه کاولی در اخترفیزیک ذرات و کیهان‌شناسی (KIPAC)
- مؤسسه فیزیک ذرات و اخترفیزیک در سوئیس
- مؤسسه علوم کیهانی (ICC)
- مؤسسه کاتالان تحقیقات پیشرفته (ICREA)
- رصدخانه رادیویی آفریقای جنوبی (SARAO)
- رصدخانه جنوبی اروپا (ESO)
و همچنین چندین دانشگاه معتبر دیگر.
این شبکه‌ی همکاری جهانی نشان می‌دهد که در دنیای امروز، برای کشف رازهای کیهان، هم‌افزایی دانشمندان از سراسر جهان ضروری است.
از آزمایش‌های پیشین تا کشف تازه
ماجرا به سال ۲۰۰۸ برمی‌گردد؛ زمانی که ریباک به همراه همکارانش، از جمله «دومینیک اسلوز» از مؤسسه STAR و «فردریک کوربن» از ICREA و دانشگاه بارسلونا، پژوهشی پیشگامانه در زمینه میکرولنزینگ در نور مرئی انجام دادند.
بین سال‌های ۲۰۱۵ تا ۲۰۲۰، این گروه RXJ1131-1231 را زیر نظر گرفتند تا نشانه‌هایی از گاز سرد بیابند و تغییرات درخشش آن را بررسی کنند. اما نقطه عطف زمانی بود که آن‌ها با بهره‌گیری از آرایه آلما (ALMA) ــ رصدخانه‌ای عظیم در صحرای آتاکامای شیلی که در طول‌موج میلی‌متری و زیرمیلی‌متری کار می‌کند ــ دوباره به سراغ این اختروش رفتند.
بهت‌زده شدند وقتی دیدند سه تصویر مختلف از اختروش، هرکدام به طور مستقل تغییرات درخشندگی نشان می‌دهند. ریباک در بیانیه‌ای که مدرسه تحقیقات نجوم هلند (NOVA) منتشر کرد توضیح داد:
«این دقیقاً همان نشانه قطعی میکرولنزینگ است. این پدیده زمانی رخ می‌دهد که یک ستاره در مسیر کهکشان میان‌جی و رصدگر قرار گیرد. ما همان لحظه فهمیدیم که باید این موضوع را عمیق‌تر دنبال کنیم. ترکیب میکرولنزینگ و ماکرولنزینگ چیزهایی را آشکار می‌کند که حتی بهترین تلسکوپ‌های جهان و صرفاً با ماکرولنزینگ هم قادر به دیدنشان نیستند.»
چشم‌انداز تازه‌ای به سوی تاج مغناطیسی سیاهچاله
مشاهدات دقیق‌تر نشان داد که این اختروش در طول‌موج میلی‌متری به‌صورت «سوسوزن» یا «فلیکر» تغییر می‌کند؛ و این در بازه‌های زمانی چندساله رخ می‌دهد. پژوهشگران معتقدند این تابش از «تاج» یا کرونای داغ و مغناطیسی اطراف سیاهچاله سرچشمه می‌گیرد؛ ساختاری به شکل توروس (حلقه‌مانند) که محیط سیاهچاله را دربر گرفته است.
پیش از این تابش میلی‌متری نزدیک سیاهچاله‌ها مشاهده شده بود، اما هیچ‌گاه روشن نبود که این تابش ناشی از گاز و غبار است یا فرآیند دیگری در کار است. تحلیل دقیق ریباک و همکارانش نشان داد که منبع اصلی این تابش گاز سرد و غبار کیهانی است؛ یافته‌ای شگفت‌انگیز که مسیر پژوهش‌های آینده را تغییر می‌دهد.
گام بعدی: شکار پرتوهای ایکس
گروه پژوهشی قصد دارد در ادامه، رصدهای تکمیلی را با کمک تلسکوپ پرتو ایکس «چاندرا» انجام دهد. هدف اصلی آن‌ها مطالعه‌ی دمای محیط و شرایط مغناطیسی در مجاورت سیاهچاله است. اهمیت این موضوع در آن است که همین شرایط، به طور مستقیم بر تکامل و رفتار کهکشان میزبان تأثیر می‌گذارد.
به بیان دیگر، درک دمای گاز، میدان‌های مغناطیسی و تابش‌های اطراف سیاهچاله می‌تواند سرنخ‌هایی از چگونگی شکل‌گیری ساختارهای بزرگ‌تر کیهانی و حتی چرخه حیات کهکشان‌ها به ما بدهد.
نتیجه‌گیری و اهمیت کشف
یافته‌های تیم پژوهشی در مقاله‌ای که به تازگی در ژورنال معتبر Astronomy & Astrophysics پذیرفته شده، منتشر خواهد شد. این کشف نشان می‌دهد که حتی زمانی که اخترشناسان صرفاً به دنبال تغییرات روشنایی یک اختروش هستند، ممکن است اتفاقی نادر، مانند هم‌زمانی میکرولنزینگ و ماکرولنزینگ، دریچه‌ای تازه به روی رازهای سیاهچاله‌ها بگشاید.
ماجرای ریباک و همکارانش بار دیگر نشان می‌دهد که علم، ترکیبی از تلاش‌های هدفمند و کشفیات تصادفی است. شاید بزرگ‌ترین درس این داستان این باشد که باید همیشه آماده‌ی «چه جالب!» باشیم، چرا که همین لحظه‌هاست که دریچه‌ای نو به فهم جهان می‌گشاید.
