سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم چگونه تغذیه می‌شوند؟
سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم چگونه تغذیه می‌شوند؟
مجله علمی ایلیاد - بر اساس شبیه‌سازی‌های دقیقی که دانشمندان دانشگاه نورث‌وسترن آمریکا انجام داده‌اند، بازوهای مارپیچ کهکشان‌ها وظیفه‌ی جمع‌آوری گاز و تغذیه‌ی سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم مرکزی کهکشان‌ها را دارند. نتایج این مطالعات پیشرفته در مجله‌ی Astrophysical Journal منتشر شده است.
دانشمندان با انجام شبیه‌سازی‌های خود برای اولین بار نشان داده‌اند که گاز از کل کهکشان توسط بازوهای مارپیچ به سمت سیاه‌چاله‌ی مرکزی کشیده می‌شود. مدل‌های دیگری نیز تا کنون رشد سیاه‌چاله‌ها را شبیه‌سازی کرده‌اند، ولی این شبیه‌سازی اخیر اولین شبیه‌سازی است که عوامل و نیروهای متعدد را در تکامل سیاه‌چاله‌ها در نظر گرفته است.
این شبیه‌سازی توانسته بینش عمیقی در مورد ماهیت مرموز اختروش‌ها نیز ارائه کند. اختروش‌ها درخشندگی خارق‌العاده‌ای دارند و سیاه‌چاله‌ی آن‌ها با سرعت بالایی رشد می‌کند. نوری که از اختروش‌های دوردست مشاهده می‌شود، توسط گازهایی که به درون سیاه‌چاله‌ی آن سقوط می‌کنند و گرم می‌شوند تقویت می‌شود. شبیه‌سازی‌های انجام شده نشان داده است که ساختارهایی مانند بازوهای مارپیچ کهکشان‌ها از نیروهای گرانشی استفاده می‌کنند و گازها را به سمت خود می‌کشند. این کشش گرانشی باعث هدایت گازها به سمت سیاه‌چاله‌ی مرکزی کهکشان می‌شود.
سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم میلیون‌ها و حتی در برخی موارد میلیاردها برابر خورشید جرم دارند و در سال می‌توانند به اندازه‌ی ۱۰ برابر جرم خورشید را ببلعند. برخی از سیاه‌چاله‌ها به صورت ممتد تغذیه می‌شوند و رشد دارند، ولی برخی از آن‌ها نیز میلیون‌ها سال در خواب به سر می‌برند و به یکباره بیدار شده و حجم عظیمی گاز را می‌بلعند. اینکه جریان گاز به سمت سیاه‌چاله‌ها به چه صورت است، مدت‌ها برای ستاره‌شناسان جای پرسش‌های فراوان داشته است. برای پاسخ دادن به این پرسش‌ها، دانشمندان در شبیه‌سازی جدید خود بسیاری از فرآیندهای فیزیکی را دخیل کرده‌اند و مدل جدیدی برای رشد سیاه‌چاله‌ها به‌دست آورده‌اند. از بین این فرآیندهای فیزیکی می‌توان به انبساط کیهانی، هیدرودینامیک گرانش گازها و اثر ستاره‌های عظیم را نام برد.
رخدادهای پرانرژی مانند انفجار ابرنواخترها انرژی زیادی به محیط اطراف وارد می‌کنند. این انرژی بر روی تکامل کهکشان‌ها اثر می‌گذارد. بنابراین برای به‌دست آوردن مدل‌های دقیق تکامل کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌ها باید همه‌ی اینچنین فرآیندهایی در نظر گرفته شوند.
مدل‌هایی که تا کنون در مورد رشد سیاه‌چاله‌ها وجود داشته‌اند، فقط اتفاقات رخ داده در نزدیکی سیاه‌چاله را مدل می‌کردند؛ ولی مدل جدید دانشمندان نشان می‌دهد که چه فرآیندی در سراسر کهکشان بر روی رشد و تکامل سیاه‌چاله اثرگذار است.
وجود سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم به خودی خود جای سوال است و تا کنون نحوه‌ی شکل‌گیری آن‌ها با دقت بالا شبیه‌سازی نشده است. دلیل اینکه تا کنون دانشمندان نتوانسته‌اند شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم را توضیح دهند، این است که این نوع سیاه‌چاله‌ها مقادیر بسیار بالایی ماده در فضای بسیار کوچکی هستند. اینکه چنین اجرامی چگونه در دنیا ایجاد می‌شوند هنوز نامشخص است.
دانشمندان با استفاده از مدل جدید خود توانسته‌اند جزئیات بیشتری از منشاء سیاه‌چاله‌ی مرکزی کهکشان راه‌شیری را درک کنند. آن‌ها همچنین سیاه‌چاله‌ی مرکزی کهکشان Messier 87 را نیز مورد مطالعه قرار داده‌اند. آن‌ها قصد دارند با مطالعه‌ی دیگر سیاه‌چاله‌ها بیشتر به درک شکل‌گیری آن‌ها کمک کنند.