۳٫۸ سیاه‌چاله‌های آغازین و کوازارها: سازوکار فروریزشِ رشته‌های انرژی در گره‌های پُرچگال

خانه ／ ۳ فصل سوم: کیهانِ کلان‌مقیاس

نخست: اصطلاحات و دامنه

در این بیان از تصویرِ «دریا ـ رشته ـ تنش» بهره می‌بریم. رشته‌های انرژی ساختارهایی هستند که حرکت و آشفتگیِ محیط را سامان می‌دهند، و دریای انرژی همان محیطِ کشسانی است که آن‌ها را بر دوش می‌کشد. در گره‌های کیهانیِ پُرچگال، ذراتِ ناپایدارِ تعمیم‌یافته در دورانِ زیستِ خود کششی آماری و رو به درون پدید می‌آورند، و هنگام فروپاشی، بسته‌های موجِ ضعیفی را بازمی‌گردانند که نوفهٔ پس‌زمینهٔ کششی می‌سازد. در ادامه تنها از همین نام‌های فارسی استفاده می‌کنیم.

دوم: پدیده‌ها و چالش‌ها

در روزگارِ بسیار آغازینِ کیهان، سیاه‌چاله‌های سنگین و کوازارهای بسیار درخشان دیده می‌شوند. اگر تنها به زنجیرهٔ «دانهٔ کوچک ـ انباشتِ درازمدت ـ ادغام‌های پیاپی» تکیه کنیم، زمان و ترازِ انرژی به تنگنا می‌افتد. از سوی دیگر، جت‌های به‌ شدت کُلیم‌ شده، دگرگونیِ درخشندگی از میلی‌ثانیه تا دقیقه، و پدیدار شدنِ زودهنگامِ غبار و عناصرِ سنگین، با افزایشِ صرفِ نرخِ انباشت به‌سختی همداستان می‌شوند. به سازوکاری یکپارچه نیاز داریم که تندزادگیِ دانه، تابشِ قوی، کُلیم‌ماندگاری، تغییراتِ سریع و پیش‌افتادگیِ شیمی را هم‌زمان توضیح دهد.

سوم: تصویر کلان — فروریزشِ رشته‌های انرژی در گرهٔ پُرچگال

در گره، چگالیِ بالا و تنشِ شدید با هم می‌نشینند. ذراتِ ناپایدارِ تعمیم‌یافته پی‌درپی زاده و فانی می‌شوند؛ برآیندِ آماریِ آن‌ها کششِ درونیِ هموار را فربه می‌کند و بستری از آشفتگیِ پهن‌باند و کم‌همدوسی را روی هم می‌گذارد. هردو مسیر، شبکهٔ رشته‌ها را با جهت‌مندیِ فزاینده سویِ مرکز می‌رانند. هرگاه توانِ کششِ رو به درون، برافروزان‌های ریز و تغذیهٔ پیوسته از آستانه‌ای مشترک بگذرند، شبکه به‌یک‌باره فرومی‌ریزد و لبی قفل‌شده پدید می‌آید — افقی مؤثر که دانه‌ای نخستین را تنها با یک گام می‌سازد. بر کنارهٔ قفل‌شدن، بُرش و بازپیوندِ ریز، انرژیِ تنش را به تابش بدل می‌کند، و گذرگاه‌های قطبیِ کم‌مانع، جت‌ها را به‌طور طبیعی کُلیم می‌سازند. سپس تغذیهٔ مداوم در امتدادِ همین گذرگاه‌ها، جرم و درخشندگی را همگام بالا می‌برد.

چهارم: واگشاییِ فرایند — از تقویتِ نوفه تا هم‌تکامل

۱) حالتِ برانگیز — چگالیِ بالا، تنشِ بالا، تقویتِ نوفه
گرادیان‌های تندِ تنش و چگالیِ فزوده پیرامونِ گره، توپوگرافیِ کاسه‌مانندی می‌سازند که به درون می‌لغزد. در زیستِ ذره، کششِ آماری محیط را به مرکز می‌فشارد و شیبِ پتانسیل را ژرف‌تر می‌کند؛ جریان‌ها با سویه‌داری هم‌سوتر می‌شوند. بسته‌های موجِ نامنظم — که در فضا و زمان روی هم می‌افتند — برافروزان‌ها و بازآرایی‌های ریز فراهم می‌کنند تا دسته‌های رشته، گسستِ همدوسی را تجربه کنند و سپس با جست‌وجوی مسیرِ «کمترین تنش» دوباره سویِ مرکز بچرخند. با شیبی بسنده، رشته‌ها و جریان‌ها خودبه‌خود هم‌راستا می‌شوند و به همگراییِ شتاب‌گیرنده درمی‌آیند.

۲) گذارِ بحرانی — فروریزشِ همگانی و دانه‌سازیِ لبِ قفل‌شده
هرگاه کششِ درونی، شارِ آشفتگی و پیوستگیِ تغذیه در یک‌زمان از آستانه بگذرند، هستهٔ شبکه بسته و بازپیکربندی می‌شود — لبی یک‌سویه و مؤثر که دیگر به نردبانِ «ستاره ـ بازمانده ـ ادغام‌های پیاپی» نیاز ندارد. جرمِ آغازین را اندازهٔ ناحیهٔ برانگیز و سهمِ چگالی، تنش و نوفه رقم می‌زند. درونِ لب، حالتِ پایدارِ پُرفشار و پُرچگالی به‌سرعت شکل می‌گیرد و بیرون، کششِ آماری همچنان خوراک می‌کشد.

۳) رهاییِ انرژی بر کناره — سرمایهٔ درخشندگیِ کوازار
لایه‌های پُربُرش و ورقه‌های بازپیوندِ ریز بر کناره جوانه می‌زنند و تنش را به نبض‌هایی از بسته‌های الکترومغناطیسی و رَوانه‌های باردار وا می‌نهند. بازپردازشِ نزدیک‌هسته، گسترهٔ طیفی را از رادیو تا پرتوی ایکس و گاما می‌گستراند. نبض‌های تندِ بازپیوند روی موجک‌های کندِ تغذیه سوار می‌شوند و نردبانی از دگرگونی — از میلی‌ثانیه تا دقیقه و ساعت و روز — پدید می‌آورند. هم‌زمان، کناره انرژی را بیرون می‌فرستد و کششِ بزرگ‌مقیاس سوخت را درون می‌کشد؛ از این‌رو درخشندگیِ بالا و انباشتِ زیاد با هم می‌زیند.

۴) گذرگاه‌های قطبی — چرا جت‌ها پدید می‌آیند و پایدار می‌مانند
با اثرِ چرخش و گرانشِ لَختی، میدانِ تنش راهروهایی کم‌مانع در قطب‌ها می‌گشاید؛ بسته‌های آشفتگی و پلاسماهای باردار گریز را از همان‌جا برمی‌گزینند و جت‌های سخت‌کُلیم می‌سازند. تنشِ جهت‌دار گذرگاه را نگاه می‌دارد و اغلب با محورِ اصلیِ فیلامانِ میزبان هم‌راستاست. فراسوی آن، نقاطِ داغ، کمان‌های پایانی و ساختارهای دولُبی به‌صورتِ پله‌پله رخ می‌نمایند.

پنجم: ترازِ زمان و انرژی — چرا «بسیار زود، بسیار بزرگ، بسیار درخشان» پذیرفتنی است

فروریزشِ سراسری، دانه‌هایی به‌مراتب سنگین‌تر از مسیرِ بازماندهٔ ستاره‌ای می‌دهد و دستِ زمان را از آغاز بازتر می‌کند. تغذیهٔ گذرگاهی و صدورِ ناهمسو، نرخِ کارآمدِ افزایشِ جرم را از برآوردهای همسو فراتر می‌برند. بر کناره، بُرش و بازپیوند، انرژیِ تنش را بی‌واسطه به تابش دگر می‌کرد و چرخهٔ انرژی را بی‌نیاز از آبشارهای آشفتهٔ کُند می‌بست. نیز، جت‌ها و رَوانه‌های توانا، همراه با بازپردازشِ پرانرژی در گذرگاه، فلزات و غبار را زودهنگام به پیرامون می‌رسانند و «ساعتِ شیمی» را کوتاه می‌کنند.

ششم: سنجش با روایتِ رایج و برتری‌ها

گره‌های پُرچگال کارگاه‌های طبیعی‌اند؛ درخشندگیِ زیاد بازخورد می‌آورد و جت و تغییرِ تند فراگیر است. برتریِ این روایت آن است که سازمان‌دهنده را روشن می‌کند: کششِ آماری و گذرگاه‌ها توپوگرافی را می‌سازند و کشش و پیوستگیِ تغذیه را فراهم می‌کنند، و نوفهٔ پس‌زمینهٔ کششی هم برافروزش و بازپردازش را بر عهده می‌گیرد — بدین‌ترتیب با دینامیکِ یک شبکه، مشاهداتِ گوناگون با پارامترها و فروضِ کمتر توضیح می‌یابد. افزون بر این، می‌توان انباشت و ادغام‌های کلاسیک را نیز بر این چارچوب سوار کرد.

هفتم: پیش‌بینی‌های آزمون‌پذیر و معیارها

• در یک میدانِ دید، هم‌خطیِ سه نقشه انتظار می‌رود: نقش‌های همگرایی و پتانسیلِ لنزی، رگه‌ها و نقاطِ داغِ رادیویی، و میدانِ سرعتِ گاز — همگی بر راستای قطبی و بر فرازِ همان گذرگاهِ کششی.
• چگالیِ طیفِ توانِ منحنی‌های نوریِ پُرانرژی پله‌پله است؛ بازپیوندِ تند، بسامدهای بالا را و موجک‌های تغذیه، بسامدهای پایین را می‌سازند و هر دو با سطحِ فعالیت هم‌نوسان‌اند.
• محورِ جت با محورِ اصلیِ فیلامانِ میزبان هم‌راستاست؛ پس از ادغام‌ها، چرخش یا وارونگیِ سنجش‌پذیرِ محور و پژواکی از بُرشِ ناهمسو دیده می‌شود.
• سامانه‌هایی که گذرگاهِ قطبیِ قوی‌تری دارند، در زاویه‌های کوچکِ قطبی، فراوانیِ فلزی و نشانگانِ غبارِ بیشتری نشان می‌دهند و با نقاطِ داغِ رادیویی هم‌سویی دارند.
• در دوره‌های پُرکنش، باقیمانده‌های عدسیِ ضعیف و تفاوت‌های ظریفِ زمانِ رسیدن، هم‌سو می‌لغزند — دنبالهٔ «نخست نوفه، سپس کشش».
• در ادغام‌های پرجرم، جمله‌های مسیر، جابه‌جایی‌های ریزِ بی‌رنگ در زمان‌های رسیدن پدید می‌آورند و پیش و پس از رویداد، نقش‌های عدسی بر امتدادِ محورِ اصلی بازترسیم می‌شوند.

هشتم: سازگاری با زنجیرهٔ علت و معلول

در محیطِ پُرچگال و پُرتنش، ذراتِ ناپایدار بارها زاده و فانی می‌شوند؛ برآیندِ زیستِ آن‌ها کششِ آماری است و بازگشتِ فروپاشی، نوفهٔ پس‌زمینهٔ کششی. کششِ آماری شیب را در گره ژرف‌تر می‌کند و گذرگاه‌ها را هم‌راستا می‌سازد — کشش و پیوستگی فراهم می‌شود. نوفهٔ پس‌زمینهٔ کششی برافروزش‌های ریز و بازپردازشِ پهن‌باند را می‌آورد و در تغییراتِ سریع و ریزنمون‌ها نقش می‌گیرد. نقش‌ها روشن است: پایهٔ کشش → برافروزش و بازپردازش → هندسه و گذرگاه‌ها.

نهم: تمثیل دیداری

بهمن‌های کوچکِ بی‌شمار، برفِ نشسته را سویِ کفِ دره می‌رانند. چون ضخامت و آشفتگی از آستانه بگذرند، لایه یک‌باره می‌لغزد و سدی می‌سازد — همان لبِ قفل‌شده. خط‌الرأس‌ها مانندِ کریدورهای کششی، خوراک را پیوسته می‌رسانند و لبهٔ سد انرژیِ بُرش و بازپیوند را فرو می‌ریزد؛ ستونی راست بر امتدادِ دره بالا می‌جهد که همان جت است.

دهم: جمع‌بندی

در گره، نوفه تقویت می‌شود و شیبِ درونی تندتر؛ کششِ آماری و نوفهٔ پس‌زمینهٔ کششی با برافروزش‌های ریز، مسیرِ جریان را از نو نشان می‌کنند. با شکسته‌شدنِ آستانه، شبکه فرومی‌ریزد و دانهٔ نخستین با یک گام کِشته می‌شود؛ کناره، تنش را به تابشِ پهن‌باند دگر می‌کند؛ گذرگاه‌های قطبی جت‌ها را کُلیم و فلز و غبار را زودهنگام تزریق می‌کنند؛ و سرانجام، گذرگاه‌ها تغذیهٔ پُرحجم را تضمین می‌کنند تا جرم و درخشندگی با هم بالا بروند و ادغام‌ها «توپوگرافی» را بازنقش زده، یادگارهای محیطی برجای گذارند. بدین‌سان، «بسیار زود، بسیار بزرگ، بسیار درخشان» پاسخی جمعی از دریای انرژی و رشته‌های آن در گره‌های پُرچگال است — با فرض‌های کمتر و نشانگانِ هندسی ـ آماریِ آزمودنیِ بیشتر.