دیسک های توام و افشانه های نسبیتی در کهشکان های فعال و سیاه چاله ها

چرا افشانه ی دیسک توام (Accretion disc jets) تنها در اطراف بعضی از اجرام سماوی مانند کهکشانهای فعال دیده می شوند و چرا از قطبین خود افشانه ی نسبیتی ساتع می کنند؟
هنگامیکه یک ستاره در حال شکل گیری است از آنجا که چگالی کمی در بخش تمرکز خود دارد قدرت گرانش آن نیز نسبت به قدرت میدان مغناطیسی اش ناچیز است. اما جرم آن در حال افزایش است.
از آنجاییکه که در مقاله ی "نیروی خلا یا گرانش" اثبات کردیم که نیروی دفع خلا متناسب با نیروی دفع ماده است و تفاوت بین آنها بسیار اندک است بنابراین این نیروی برآیند باید از نیروی مغناطیس جرم کمتر باشد.
این مسئله تنها به ستاره ها ی بسیار پیر و یا بسیار جوان محدود است زیرا در دیگر اجرام آسمانی دو شرطی که در این نوع از اجرام هست رعایت نشده:
الف) اینکه چگالی تمرکز آنها کم باشد که در نتیجه ی آن گرانش آنها از میدان مغناطیسشان کم قدرت شود.
ب) اینکه در شرف تبدیل شدن به یک سیاه چاله باشند که گرانش آنها نسبت به میدان مغناطیسی آنها با سرعت بیشتری کاهش خواهد یافت و در نتیجه اینکه نیروی میدان آنها بر نیروی دفع خلا غلبه کند.
▪ حال چرا این نوع از افشانه ها تنها در قطبین جرم دیده می شوند؟
می دانیم که این مواد اکثرا پلاسما هستند که پلاسماهای آزاد در فضا نیز اغلب یونیزه هستند.
قدرت مغناطیس هم تنها در نقاط اوج خود (در قطبین) نیروی خلا را می شکافد. پس یون های مثبت از طرف قطب شمالی و یون های منفی از طرف قطب جنوبی شروع به گسیل شدن می کنند.
سوال دیگری که پیش می آید این است که اگر این افشانه ها از یک جفت قطب ساتع می شوند پس چرا فرکانس های مختلفی دارند؟
دو حالت وجود دارد که این پدیده را بتوان توجیه کرد:
الف) شدت قدرت قطبین بین دو جسم اندازه گیری شده یکسان نباشد.
ب) مقدار پلاسما در اطراف قطبین یکسان نباشد.
در حالت۱) مقدار انرژی وارد شده به یون ها متفاوت خواهد بود که در این صورت مسلما فرکانس گسیل آنها نیز یکسان نخواهد بود.
همچنین در
حالت۲) اگر توده ای مواد بیشتر و بیشتر باشد انرژی کمتری به آنها وارد خواهد شد و مقداری انرژی را در برخورد با یکدیگر از دست می دهند که این باعث کاهش فرکانس آنها خواهد شد.
این پدیده در کهشکان های فعال بیش از سیاه چاله ها رخ می دهد و این به دلیل چگالی بالا هسته ی سیاه چاله ها است که نیروی گرانش آنها را مرکزیت می دهد و تقویت می کند.
▪ چرا افشانه های نسبیتی (Relativistic Jets) در کهکشان های فعال بیشتر دیده می شوند؟
(این دسته از افشانه ها قوی تر هستند). می دانیم که در مرکز کهکشان های فعال باید یک ستاره ی کاملا شکل گرفته وجود داشته باشد بنابراین پایان این ستاره باید یه یک سیاه چاله ختم شود.
طبق قوانین فیزیک گرانش به تنهایی نمی تواند قانون نیروی نیوتن را در حرکات مداری توجیه کند.
بدین منظور که اگر جرمی در مدار می چرخد چون سرعت آن ثابت است پس نیرویی نباید به آن وارد شود.
اما اگر اثرت میدان جرم مرکزی را حذف کنیم می بینیم که جرم تمایل دارد به مسیر مستقیم خود ادامه دهد تا اینکه در مدار بچرخد. از همین رو جرم مداری همیشه مایل به خروج است و گرانش حداکثر نیروی خود را برای حفظ آن می کند.
اما دیده ایم که این پدیده در حوزه ی عمل گرانش نیست زیرا با ضعیف شدن تدریجی قدرت میدان مغناطیسی جرم مرکزی اقمار نیز از آن فاصله می گیرند. ازآنجاییکه این نیروی ثانویه نمی تواند آنها را به مدارهای های زیرین محدود کند.
بنابراین قدرت برآیند نیروهای دافعه (گرانش) از قدرت میدان مغناطیسی کمتر است. زیرا قدرت گرانش بر چرخش خروجی جرم غلبه نمی کند اما قدرت مغناطیس این کار را انجام می دهد.
▪ نیروی دافعه‌ی خلا چگونه اجازه ی فرار افشانه ها را می دهد؟
همانطور که در مقاله ی "ذرات بنیادین خلا و ضدمواد" گفته ایم نیروی عکس العمل ضد مواد (خلا) تنها کمی بیشتر از دافعه ی ماده و همچنین متناسب با آن است.
به همین دلیل مقدار برآیند این نیروها (گرانش) در ستاره های در حال شکل گرفتن کمتر از سیاه چاله ها است. بر همین مبنا مقدار افشانه ی خروجی در سیاه چاله ها نیز کمتر از ستاره های در حال شکل گرفتن می باشد که البته این موضوع به جرم آنها نیز بستگی دارد.
طبق رفتار اجرام در حرکات مداری اثبات کردیم که قدرت میدان مغناطیسی از گرانش باید کمتر باشد. بنابراین هر قطبی می تواند یون های همنام خود را دفع کند.
سوال دیگر جامعه ی علمی در مورد افشانه ها این است که چرا آنها در نهایت به ۹۹ درصد از سرعت نور می رسند و چرا در بعضی موارد جرم زیادی (برابر با جرم مشتری) دارند؟
ذات این افشانه ها به نوعی از انرژی است بنابراین سرعت آنها باید C باشد اما در بهترین شرایط سرعت آنها ۹۹.۹۹C خواهد بود زیرا مقداری از آن انرژی صرف غلبه بر دفع خلا می شود.
اما پیش بینی می کنیم جرم زیاد آنها دلیلی به جز اختلاف کم قدرت میدان مغناطیسی و قدرت گرانش جرم گسیل کننده نداشته باشد که در این صورت نیز سرعت و فرکانس آنها باید کمتر از حالت های معمول باشد زیرا در این حالت گرانش می تواند یون ها را جذب کرده و مغناطیس نیز در نقطه ی اوج خود (قطبین) آنها را دفع کند.
امروزه دانشمندان گمان بر این دارند که با درک منبع اصلی این افشانه ها بتوانند پایه و اساس پرتوهای گاما با نیمه عمر بسیار کوتاه (Gamma rays burst) را پیدا کنند.
عقیده ی VMR-PCR در این مورد به ذره ی فرضی (اپسیلون) مربوط می شود.
بیان کردیم که این پرتوهای کیهانی در واقع دنباله ی این تاکیون هستند که قبل از آنها در ادامه ی این تاکیون پرتوهای چرنکوف وجود دارد.
طبق مدل "ریزش های هادرونیک" هنگامیکه پرتوهای کیهانی به اتم های اتمسفری برخورد می کنند خود به سه نوع مزون (مزون – پاد مزون و مزون صفر) تبدیل می شوند.
مزون های صفر به دلیل داشتم نیمه عمر کوتاه خود به دو ریشه از پرتوهای گاما تبدیل می شوند (ریزش EM). اگر این پرتوهای گاما تا سطح جرم پیش بروند به یک جفت الکترون – پوزیترون تبدیل می شوند (کاهش فرکانس – نوعی انتقال به قرمز).
می دانیم که پرتوهای گاما توسط میادین مغناطیسی منحرف می شوند. به همین دلیل قطبین در ستاره ها و یا سیاه چاله ها این امواج را دفع کرده و فرکانس آنها از طریق این دفع (با افزایش سرعت) زیاد می شود و به همین دلیل دوباره در راه برگشت به مزون ها تبدیل خواهند شد.
ازآنجاییکه پرتوهای گاما سرعت بالای ۹۹C را نمی پذیرند و تجزیه می شوند حداکثر سرعت افشانه های ارسالی نیز همان ۹۹C می باشد.
دانشمندان اخیرا با استفاده از سرنخ هایی که در دست دارند بیان نموده اند که این افشانه ها به نوعی باید به یک جفت مربوط باشند که خود این جفت به احتمال زیاد در مغناطیس سپهر (Magnetopause) اجرام گسیل کننده نهفته است.
همانطور که مشاهده کردید VMR-PCR این جفت را همان قطبین اجرام در مرکز مغناطیسی معرفی می کند و در تمامی این موارد پلاسماها ابتدا در کمربندهای داخلی بر روی محور مغناطیس زمین جمع می شوند. که در نهایت یا از دفع قطبین و یا با خروج از مدار (کاهش قدرت میدان مغناطیسی) افشانه ها از ستاره ها و سیاه چاله ها فرار می کنند.
سرانجام گذشت زمان تمامی ابهامات را از بین می برد.

علیرضا یعقوبی
منبع مقاله : VMR-PCR

منبع : VMR-PCR