مشاهدات جدید نشان می‌دهند که سیاه‌چاله مرکزی کهکشان راه شیری بادهای کهکشانی قدرتمندی تولید می‌کند

فرهنگ عامه سیاه‌چاله‌ها را به عنوان جاروبرقی‌های کیهانی ترسیم می‌کند—چاله‌های گریزناپذیری که بی‌پایان هر چیزی را در مسیر خود می‌بلعند. اما فیزیک برافزایش، واقعیتی آشفته‌تر و پویاتر را دیکته می‌کند: آن‌ها همچنین موتورهای قدرتمندی برای بیرون راندن مواد هستند.[3]

همانطور که ماده به سمت افق رویداد به صورت مارپیچی حرکت می‌کند، نیروهای مغناطیسی شدید و اصطکاک بالا، مواد را به پلاسمای آشفته تبدیل می‌کنند. این محیط خشن، بخشی از آن ماده داغ و پرسرعت را قبل از بلعیده شدن، به بیرون پرتاب می‌کند و چیزی را تولید می‌کند که اخترفیزیکدانان آن را باد کهکشانی می‌نامند.[3]

برای نیم قرن، این تضمین نظری، ستاره‌شناسانی را که کمان A* (Sgr A*)، سیاه‌چاله کلان‌جرم در مرکز کهکشان راه شیری را مطالعه می‌کردند، درگیر کرده بود. اگر هر سیاه‌چاله در حال تغذیه باید بادی بدمد، پس باد سیاه‌چاله ما کجا بود؟[2]

کمان A* یک مورد استثنایی گیج‌کننده به نظر می‌رسید. این سیاه‌چاله آرام در هسته کهکشان نشسته بود و تنها مقدار کمی گاز مصرف می‌کرد، بدون اینکه هیچ نسیم قابل تشخیصی از آن خارج شود. بدون وجود باد، موتور مرکزی کهکشان ما مدل‌های اساسی نحوه عملکرد سیاه‌چاله‌ها را به چالش می‌کشید.[2][3]

این راز ۵۰ ساله بالاخره حل شد. در یک مطالعه برجسته که در مجله نامه‌های اخترفیزیکی (The Astrophysical Journal Letters) منتشر شد، تیمی به رهبری مارک دی. گورْسکی و لنا مورچیکووا، اخترفیزیکدانان دانشگاه نورث‌وسترن، اولین شواهد مستقیم از یک باد فعال ساطع شده از کمان A* را ارائه کردند.[1][4]

شواهد پیشگامانه نه از مشاهده خود باد، بلکه از مشاهده آنچه که باد کنار زده است، به دست آمده است. محققان با استفاده از آرایه بزرگ میلی‌متری/زیرمیلی‌متری آتاکاما (ALMA) در شیلی، سال‌ها را صرف نقشه‌برداری از توزیع گاز سرد مونوکسید کربن در نزدیکی سیاه‌چاله کردند.[4][5]

داده‌های آلما یک حفره مخروطی شکل و متمایز را در گاز مولکولی سرد نشان داد که مستقیماً به سمت افق رویداد کمان A* اشاره دارد. این فضای خالی عظیم، ردپای غیرقابل انکار یک جریان خروجی داغ است که مواد سردتر را کنار زده است.[2][5]

گورْسکی توضیح داد: «اگر مواد داغ را از سیاه‌چاله خارج کنید، این مواد تمایلی به همزیستی با مواد سرد نخواهند داشت.» این فضای خالی نشان می‌دهد که بازدم سیاه‌چاله یا گاز سرد را به صورت فیزیکی به بیرون هل می‌دهد یا آن را تا حدی گرم می‌کند که دیگر برای تلسکوپ‌های رادیویی قابل مشاهده نباشد.[2]

برای تأیید یافته‌های آلما، تیم تحقیقاتی داده‌های پرتو ایکس ثبت شده توسط رصدخانه پرتو ایکس چاندرا (Chandra) ناسا را روی هم قرار دادند. انتشار پرتو ایکس درخشان کاملاً در حفره مخروطی شکل جای گرفت و تأیید کرد که این حفره پر از پلاسمای داغ و پرانرژی است که از سیاه‌چاله به بیرون رانده می‌شود.[3][4]

ثبت این ساختار، محدودیت‌های اخترفیزیک رادیویی کنونی را جابجا کرد. تیم با توسعه یک تکنیک کالیبراسیون جدید برای حذف درخشش رادیویی متغیر سیاه‌چاله، به نقشه‌ای دست یافت که ۱۰۰ برابر حساس‌تر و ۸۰ برابر واضح‌تر از هر بررسی قبلی از آن منطقه بود.[4][5]

داده‌ها نشان می‌دهند که این نسیم ملایم حداقل برای ۲۰,۰۰۰ سال به طور مداوم در حال وزیدن بوده است. این یک بازدم ثابت و پایدار است تا یک فوران ناگهانی و خشن.[2][3]

برخلاف جت‌های مهیب و گسترده کهکشانی که در کوازار‌های دوردست و حریص دیده می‌شوند، جریان خروجی کمان A* به طرز باورنکردنی ملایم است. این امر کاملاً با سیاه‌چاله‌ای که در حال حاضر «در حال چرت زدن» است و تنها مقدار ناچیزی از مواد محیطی را مصرف می‌کند، مطابقت دارد.[1][2]

این وضعیت آرام در واقع برای اکثر سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در سراسر جهان یک هنجار است. از آنجایی که سیاه‌چاله‌های دوردست معمولاً فقط زمانی برای تلسکوپ‌های ما قابل مشاهده هستند که در مرحله «آتش‌بازی» بسیار فعال و درخشان قرار دارند، کمان A* یک آزمایشگاه نادر و از نزدیک برای مطالعه نحوه رفتار سیاه‌چاله‌ها در طول دوره‌های طولانی و خاموش بودنشان فراهم می‌کند.[2]

این یافته‌ها پیامدهای مهمی برای مطالعه تکامل کهکشانی دارند. مدل‌های نظری مدت‌هاست که برای تنظیم چرخه حیات کهکشان‌های میزبان خود، که فرآیندی به نام بازخورد ترمودینامیکی شناخته می‌شود، به بادهای سیاه‌چاله متکی بوده‌اند.[1]

این بادها با دور کردن گاز سرد مورد نیاز برای تشکیل ستارگان جدید، یا برعکس، با فشرده‌سازی ابرهای گازی برای تحریک فروپاشی آن‌ها، سرعت رشد یک کهکشان را تعیین می‌کنند. کمان A* ثابت می‌کند که حتی یک سیاه‌چاله خاموش نیز فشار مکانیکی بر محیط اطراف خود اعمال می‌کند.[4]

با این حال، شواهد ارائه شده در مطالعه جدید هنوز قطعی نیستند. نتایج فعلی به شدت بر شواهد مورفولوژیکی (ریخت‌شناسی) متکی هستند—شکل فیزیکی حفره گازی و دمای پلاسمای پرکننده آن.[5]

اخترفیزیکدانان مستقل خواستار احتیاط هستند و خاطرنشان می‌کنند که عدم وجود گاز سرد تنها یک اثبات غیرمستقیم برای وجود باد است. محققانی مانند ربکا دایزینگ از دانشگاه کلمبیا استدلال می‌کنند که ادعاهای استثنایی برای تثبیت کامل نیاز به تأیید سینماتیکی (جنبشی) دارند.

برای اثبات قطعی وجود باد، مشاهدات آینده باید سرعت واقعی گازی را که از حفره بیرون رانده می‌شود، بررسی کنند. اندازه‌گیری تغییر دوپلر مواد متحرک، نیروی مکانیکی رو به بیرون را تأیید خواهد کرد.

ستاره‌شناسان همچنین امیدوارند که لبه‌های فضای خالی را در طول زمان زیر نظر بگیرند تا ببینند آیا با فشار باد در برابر آن‌ها، به صورت فیزیکی لرزش دارند یا خیر. این امر به رد قطعی این احتمال کمک می‌کند که حفره توسط بادهای ستاره‌ای غیرعادی از خوشه متراکم ستارگان در حال چرخش نزدیک مرکز کهکشان ایجاد شده باشد.[2]

در حال حاضر، این کشف اطمینان عمیقی به اخترفیزیکدانان می‌دهد که کهکشان راه شیری یک ناهنجاری کیهانی نیست. سیاه‌چاله کلان‌جرم ما از همان قوانین اساسی برافزایش و بیرون راندن پیروی می‌کند که بقیه جهان، و به آرامی در تاریکی بازدم می‌کند.[2]