زمانی که این سیاهچالهها ماده جذب میکنند، انرژی عظیمی را بهصورت بادها، فورانها (جتها) و پرتوهای گوناگون آزاد میکنند که محیط اطرافشان را شکل میدهد. با این حال، سیاهچالههای ستارهای نیز با پرتاب جتهای پرانرژی، محیط پیرامون خود را دگرگون میکنند.
تحقیقات گستردهای دربارهی چگونگی اثرگذاری سیاهچالههای کلانجرم (SMBHs) بر محیط اطرافشان انجام شده است. مقیاس وسیع این تأثیرات توجه اخترشناسان را به خود جلب کرده، زیرا این اثرات بسیار چشمگیر و فراگیر هستند. کوازارهای این سیاهچالهها از درخشانترین اجرام سراسر کیهاناند و از فواصل بسیار دور قابل مشاهده هستند.
سیاهچالههای ستارهای نیز محیط خود را شکل میدهند، هرچند که تاکنون وقت و منابع کمتری برای مطالعهی این پدیده صرف شده است. پژوهشهای جدید نشان میدهند که این سیاهچالههای کوچکتر هم میتوانند بهطور قدرتمند و گستردهای بر محیط اطراف خود تأثیر بگذارند.
دو مقالهی تازه در مجلهی Astronomy and Astrophysics به بررسی این موضوع پرداختهاند.
یکی از این مقالات با عنوان «کوانتش اثرگذاری جت بر محیط میانستارهای در Cyg X-۱: بینشهایی از شناسایی شوک کمانی با فرکانس دوگانه توسط MeerKAT» منتشر شده که نویسندهی اصلی آن پیکی آتری، استادیار اخترفیزیک در دانشگاه رادبود، است.
مقالهی دیگر با عنوان «MeerKAT شوک کمانی ناشی از جت را در نزدیکی GRS ۱۹۱۵+۱۰۵ کشف کرد» به قلم سارا موتا، اخترشناس مؤسسهی ملی اخترفیزیک ایتالیا (INAF)، نوشته شده است.
این دو مقاله مکمل یکدیگرند و با وجود تفاوت در نویسندهی اصلی، فهرست کامل نویسندگان هر دو مقاله یکسان است.
هر دو مطالعه بر دادههای رادیوتلسکوپ MeerKAT در آفریقای جنوبی استوارند. این آرایه شامل ۶۴ آنتن بشقابی ۱۳.۵ متری است که در کنار هم بهصورت یک تداخلسنج عمل میکنند و یکی از حساسترین تلسکوپهای رادیویی جهان در طولموجهای سانتیمتری به شمار میآید.
در مقالهی نخست، پژوهشگران تلسکوپ MeerKAT را به سوی Cygnus X-1، سیاهچالهای با جرمی حدود ۲۱ برابر جرم خورشید، که در فاصلهی ۷۳۰۰ سال نوری قرار دارد، نشانه رفتند. این جرم نخستین سیاهچالهای است که پذیرش گستردهای در جامعهی علمی پیدا کرد.
در مقالهی دوم، رصدهای MeerKAT بر روی GRS 1915+105، سیاهچالهای با جرمی بین ۱۰ تا ۱۸ برابر جرم خورشید در فاصلهی ۳۵۰۰۰ سال نوری، متمرکز شده است. این جرم یک میکروکوازار است که جتی نسبیتی تولید میکند.
هر دو این اجرام، سامانههای دوتایی پرتو ایکس با حضور سیاهچاله هستند؛ در این سامانهها، ستارهی همراه جرم خود را به سیاهچاله منتقل میکند. این ماده در دیسک برافزایشی گرد آمده، داغ میشود و پرتو ایکس ساطع میکند که از طریق آن اخترشناسان میتوانند این سامانهها را مشاهده کنند.
موتا، نویسندهی اصلی مقالهی نخست، میگوید:
«این کشفیات نشان میدهند که سیاهچالههای ستارهای میتوانند فعالانه محیط اطراف خود را شکل دهند و شوکهای عظیمی ایجاد کنند که داستانی هزاران ساله را بازگو میکنند.»
مشاهدات MeerKAT از Cygnus X-1 وجود یک شوک کمانی در محیط میانستارهای اطراف را نشان داد، که احتمالاً توسط یک جت تاریک (نامرئی در طولموجهای رادیویی) ایجاد شده است. عمر این جت بین ۴۰ هزار تا ۳۰۰ هزار سال تخمین زده میشود.
(اعتبار تصویر: آتری و همکاران، ۲۰۲۵، نشریه A&A)
پژوهشگران در مقالهی خود مینویسند:
«موفقیت این مشاهدات نشان میدهد که جستجوی سیستماتیک شوکهای کمانی در اطراف سامانههای دوتایی پرتو ایکس، راهی عالی برای پیشبرد مطالعات دربارهی قدرت و خروجی جتهای سیاهچالهها، تعامل جت و محیط میانستارهای، و درک بهتر فرآیندهای ورودی و خروجی در سامانههای برافزایشی سیاهچالهها است.»
مشاهدات MeerKAT از GRS 1915+105 نیز نشان داد که این سیاهچاله هم در محل برخورد جت خود با مادهی میانستارهای، یک شوک کمانی و حفرهای فشرده در محیط اطراف ایجاد کرده است. این شوک کمانی حدود ۳۰ سال نوری گسترش دارد و عمر جت عامل آن بین ۹۰ هزار تا ۲۲۰ هزار سال برآورد شده است.
پژوهشگران در مقاله مینویسند:
«ویژگیهای مشاهدهشده نشان میدهد که ساختار آشکار شده، مادهی فشرده شده در پشت یک شوک کمانی است؛ شوکی که احتمالاً در اثر برخورد یک جت تاریک بزرگمقیاس با مادهی چگال میانستارهای ایجاد شده و در نتیجهی آن، حفرهای در محیط کنده شده است.»
اعتبار تصویر: Motta و همکاران، ۲۰۲۵، مجله A&A.
دکتر موتا توضیح میدهد:
«ما همیشه فکر میکردیم که باید یک شوک کمانی در اطراف GRS ۱۹۱۵+۱۰۵ وجود داشته باشد، چون چیزی مشابه در اطراف Cygnus X-۱ دیده بودیم. اما نمیتوانستیم آن را شناسایی کنیم، و این موضوع باعث سردرگمی زیادی شده بود. تا زمانی که MeerKAT شوک کمانی را در نزدیکی GRS ۱۹۱۵+۱۰۵ کشف کرد، برخی از دانشمندان شروع به تردید کرده بودند که شاید چنین شوکهایی تنها در برخی سامانههای سیاهچالهای شکل بگیرند.»
هرچند این سیاهچالههای ستارهای در مقایسه با همتایان کلانجرم خود، در مقیاس کیهانی به منزلهی «میگوهای کیهانی» به حساب میآیند، اما این پژوهشها نشان میدهند که جتهای آنها میتوانند موجهای شوکی بزرگی را در سراسر کیهان ایجاد کنند؛ ساختارهایی عظیم که در آینده با پیشرفت فناوری قابل شناساییتر خواهند شد.
نویسندگان در پایان مقالهی دوم خود تأکید میکنند:
«جستجوهای بیشتر با استفاده از MeerKAT میتواند به ایجاد یک نمونهی آماری معنادار کمک کند و درک ما از جتهای سامانههای دوتایی سیاهچالهای و تأثیرات آنها بر محیط اطرافشان را پیش ببرد.»
