آیا سیاه‌چاله‌ها مانند جاروبرقی عمل می‌کنند؟

زومیت: سیاه‌چاله‌ها می‌توانند مواد را ببلعند و با انباشته‌سازی گاز، غبار و حتی گاهی ستاره‌ها رشد کنند. اما آیا سیاه‌چاله‌ها واقعاً جاروبرقی‌های کیهانی هستند؟

سیاه‌چاله‌ها با وجود رژیم غذایی اصلی گاز و غبار، مواد نزدیک به خود را می‌بلعند. منوی کیهانی آن‌ها می‌تواند شامل قمرها، سیاره‌ها و حتی ستاره‌ها باشد. اما آیا این یعنی سیاه‌چاله‌ها مانند جاروبرقی‌های کیهانی، همه‌چیز را حریصانه می‌بلعند؟

پاسخ به پرسش فوق «خیر» است. سیاه‌چاله‌ها برای رشد و تغذیه در واقع به کمی مکش و دیسکی درخشان و بزرگ در اطراف خود نیاز دارند. اغلب اوقات سیاه‌چاله را مانند غول‌های مکنده‌ی ماده تصور می‌کنیم اما این روش خوبی برای فکر کردن درباره‌ی این اجرام نیست.

سیاه‌چاله نسبت به ابعاد کهکشان اطرافش کوچک است. بنابراین شاید بهتر باشد سیاه‌چاله‌های کوچک را مانند پرهایی در باد در نظر بگیرید. این مقایسه به این حقیقت اشاره دارد که سیاه‌چاله‌ها می‌توانند در کهکشان‌ها شناور شوند و تنها تعداد اندکی از آن‌ها در محیطی چگال از گاز و غبار قرار می‌گیرند که به‌خاطر شانس خوبشان می‌توانند از آن تغذیه کنند. بعید است سیاه‌چاله‌های کوچک در چنین محیطی قرار بگیرند و اغلب سیاه‌چاله‌ها در مناطقی از فضا با گاز کم یا مناطق بدون گاز قرار می‌گیرند.

بنابراین سرنوشت سیاه‌چاله‌ها و رشدشان به منطقه‌ای با غذای زیاد وابسته است. حتی در چنین شرایطی، سیاه‌چاله‌های خوش‌شانس باید به مکانیزم دریافت خارجی ماده وابسته باشند.

سیاه‌چاله‌ها چگونه غذا می‌خورند؟

وقتی سیاه‌چاله‌ها با گاز و غبار احاطه شوند، بلافاصله همه‌چیز را به سمت خود جذب و مصرف نمی‌کنند. بلکه این ماده، ساختاری سریع و مسطح موسوم به قرص برافزایشی را در اطراف سیاه‌چاله تشکیل می‌دهد. سیاه‌چاله‌ها وقتی رشد می‌کنند که مواد دیسک در حال چرخش به‌تدریج از لبه‌ی خارجی دیسک به سمت لبه‌ی داخلی و نزدیکی سیاه‌چاله حرکت کنند. از این نقطه، به‌تدریج مواد وارد افق رویداد سیاه‌چاله می‌شوند، نقطه‌ای که هیچ‌چیز حتی نور نمی‌تواند از آن بگریزد.

ماده‌ی درون قرص برافزایشی به شکل چشمگیری به واسطه‌ی نیروهای کشندی داغ می‌شود و به درخشش بالای قرص می‌انجامد. به همین دلیل آشکارسازی قرص‌های برافزایشی یکی از آسان‌ترین روش‌ها برای کشف سیاه‌چاله‌ها است.

برخی سیاه‌چاله‌ها، قربانی ستاره‌ای خود را زنده می‌گذارند و به‌تدریج از آن تغذیه می‌کنند.

سیاه‌چاله‌ها همچنین می‌توانند ستاره‌ها را ببلعند اما تنها سنگین‌ترین آن‌ها می‌توانند یک ستاره‌ی کامل را قورت دهند. اغلب اوقات وقتی سیاه‌چاله‌ای از یک ستاره تغذیه می‌کند، ستاره بر اثر نیروهای کشندی در فرآیندی موسوم به اسپاگتی‌سازی یا رویداد اختلال جزر و مدی (TDE) کشیده می‌شود.

TDE در واقع زمانی رخ می‌دهد که یک ستاره در فاصله‌ی بسیار نزدیکی از سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم قرار دارد و بر اثر نیروهای کشندی اطراف سیاهچاله از هم پاشیده می‌شود. این اتفاق بسیار سریع و تنها در چند ساعت رخ می‌دهد.

سیاه‌چاله‌های خون‌آشام از ستاره‌های زنده تغذیه می‌کنند

بر اساس مدل‌های قدیمی TDE-ها، نیمی از مواد اسپاگتی‌شده‌ی ستاره به سمت بیرون و دور از سیاه‌چاله می‌گریزند. نیم دیگر، قرص برافزایشی اطراف سیاه‌چاله را شکل می‌دهند یا به قرص موجود اضافه می‌شوند. سپس، مواد ستاره‌ای بر اثر شرایط شدید قرص برافزایشی دچار فروپاشی شده و به مرور زمان، افق رویداد سیاه‌چاله را تغذیه می‌کنند.

سیاه‌چاله‌های خون‌آشام

سیاه‌چاله‌ها همیشه ستاره‌های قربانی خود را نابود نمی‌کنند بلکه گاهی مانند خون‌آشام‌های کیهانی رفتار می‌کنند. برای مثال اگر سیاه‌چاله‌ای همراه با یک ستاره در یک سیستم دوتایی قرار داشته باشد، گرانش آن می‌تواند مواد ستاره‌ای را از لایه‌های بیرونی آن خارج کند و قربانی ستاره‌ای را زنده نگه دارد و به‌تدریج از آن تغذیه کند. این فرآیند نابودی ستاره‌ی قربانی را تسریع می‌کند و در نهایت این ستاره هم پس از مرگ خود، سیاه‌چاله‌ی دومی را در منظومه‌ی دوتایی به‌جا می‌گذارد.

نمونه سیاه‌چاله‌ی خون‌آشام، سیگنوس ایکس یک (Cygnus X-۱) است که در آن ستاره‌ی غول‌پیکر آبی با جرمی تقریباً ۲۵ برابر جرم خورشید در مدار جرمی فشرده با تقریباً ۸ تا ۱۰ برابر جرم خورشید می‌چرخد که به نظر می‌رسد سیاه‌چاله‌ای ستاره‌ای است. این سیاه‌چاله یکی از کوچک‌ترین سیاه‌چاله‌هایی به شمار می‌رود که تاکنون توسط دانشمندان کشف شده و پرتوهای ایکس زیادی را در اطراف خود توزیع می‌کند که حاصل دفع مواد ستاره و سقوط آن‌ها در افق رویداد سیاه‌چاله هستند.