عجیب‌ترین سیاه چاله کهکشان راه شیری کشف شد!

دانشمندان اخیرا با استفاده از یک روش جدید جستجوی سیاه چاله، موفق به کشف یک مورد بسیار شگفت‌انگیز شده‌اند. ستاره‌شناسان، سیاه چاله‌ای سنگین به وزن حدود ۷۰ برابر جرم خورشید شناسایی کرده‌اند، که اندازه آن براساس مدل‌های موجود درباره سیر تکامل ستاره‌ای، دستکم در کهکشان راه شیری، غیرممکن است.

بررسی‌های انجام‌شده بر روی سنگین‌ترین ستاره‌های کهکشان ما نشان می‌دهند که بیشتر وزن آن‌ها در پایان زندگی‌شان و قبل از آنکه هسته ستاره به یک سیاه چاله فروبپاشد، از طریق انفجار‌ها و بادهای ستاره‌ای قدرتمند از بین می‌رود.

بد نیست بدانید ستاره‌های سنگینی که می‌توانند تشکیل یک سیاه چاله بدهند، معمولا در پایان عمرشان به ابرنواخترهای جفت ناپایدار (pair-instability supernova) تبدیل می‌شوند؛ مرحله‌ای که در آن، هسته ستاره به‌کلی ازبین می‌رود. حالا دانشمندان با کشف جدید تلاش می‌کنند بفهمند چرا سیاه چاله مذکور که نامش LB-1 است، این اندازه سنگین است.

Jifeng Liu، ستاره‌شناس از رصدخانه ملی چین، می‌گوید: براساس بیشتر مدل‌های فعلی درباره سیر تکامل ستاره‌ای، سیاه‌چاله‌هایی با چنین جرمی در کهکشان ما نباید وجود داشته باشند. LB-1، دوبرابر آن چیزی که ما تصور می‌کردیم، وزن دارد. حالا نظریه‌پردازان باید توضیحی برای شکل‌گیری آن داشته باشند.

روشی که به‌وسیله آن سیاه چاله LB-1 شناسایی شده نیز واقعا هوشمندانه بوده است. همانطور که احتمالا می‌دانید، سیاه چاله‌ها غیرقابل‌دیدن هستند؛ مگر اینکه فعالیت‌شان به‌قدری شدید باشد که موج‌های مختلفی در اثر آن تابیده شود. بنابراین سیاه چاله‌ها هیچ تابشی را که قابل شناسایی باشد به بیرون ساطع نمی‌کنند. اما این بدین معنا نیست که روش‌هایی برای یافتن آن‌ها وجود ندارد.

در سال ۱۷۸۳ میلادی، یک دانشمند طبیعت‌شناس انگلیسی به نام جان میچل (اولین کسی که وجود سیاه چاله‌ها را پیشنهاد کرد) گفته بود، اگر چیزی مانند یک ستاره که از خود نور ساطع می‌کند، به دور یک سیاه چاله بچرخد؛ در این صورت شاید بتوان آن را شناسایی کرد.

این راهکار امروزه به‌عنوان روش اثر دوپلر شناخته می‌شود و یکی از روش‌های اصلی برای یافتن و تایید وجود اجرام غیرقابل‌رویت مانند سیاه چاله‌ها است.

Liu و همکارانش، با استفاده تلسکوپ LAMOST در رصدخانه ملی چین، مشغول یافتن چنین اجرامی بودند که به یک غول آبی برخورد می‌کنند.

آن‌ها در ادامه کار، مشاهداتی را هم با تلسکوپ‌های قدرتمند رصدخانه‌های Gran Telescopio Canarias در اسپانیا و Keck در آمریکا انجام می‌دهند که درنهایت منجر به یافته‌های شگفت‌انگیزی می‌شود.

آن‌ها متوجه شدند که غول آبی مذکور، حدود ۳۵ میلیون سال سن دارد و با وزنی حدود هشت برابر جرم خورشید، هر ۷۹ روز یکبار به دور سیاه چاله پرجرمی می‌چرخد؛ سیاه چاله‌ای (LB-1) که وزنی حدود ۷۰ برابر جرم خورشید دارد.

البته پیش از این، سیاه چاله دیگری نیز با وزن مشابه، یعنی حدود ۶۲ برابر جرم خورشید، کشف شده بود. این سیاه چاله، در نتیجه برخورد دو سیاه چاله در یک جفت دوتایی به نام GW150914 به وجود آمده بود.

اما نکته جالب در مورد LB-1 این است که این سیاه چاله همچنان جفت خود را دارد. یک سناریو می‌تواند این باشد که LB-1 از برخورد دو سیاه چاله تشکیل شده و سپس ستاره مذکور (غول آبی) را به سمت خود کشیده است. اما مشکلی که این سناریو دارد آن است که مدار چرخش ستاره به دور آن، دایره‌ای‌شکل است. بد نیست بدانید که به دام افتادن یک ستاره در میدان گرانشی یک سیاه چاله، معمولا یک مدار بیضی‌شکل ایجاد می‌کند که با گذشت زمان ممکن است کمی هموارتر گردد؛ اما موضوع اینجاست که این کار بیشتر از سن ستاره طول خواهد کشید.

یک احتمال دیگر می‌تواند این باشد که LB-1، دراصل سوپرنوایی بوده که مواد خارج‌شده از آن، بلافاصله بعد از مرگش، دوباره به داخل آن بازگشته‌اند و منجر به شکل‌گیری مستقیم یک سیاه چاله شده‌اند. این اتفاق از نظر تئوریکی تحت شرایط خاصی ممکن است، اما در حال‌حاضر هیچ مدرکی برای آن وجود ندارد.

محققین می‌گویند که شاید خود LB-1 همان مدرک موردنظر آن‌ها باشد. به‌هرحال، LB-1 شکل گرفته و حالا یکی از اجرام جالب‌توجه کهکشان راه شیری است.

David Reitze، یکی از اعضای تیم تحقیق می‌گوید: این کشف ما را مجبور می‌کند تا مدل‌های موجود درباره نحوه شکل‌گیری سیاه چاله‌های سنگین را دوباره مورد ارزیابی قرار دهیم. نتایجی که توسط گروه ما بدست آمده‌، در کنار اطلاعاتی که در طول سال‌های گذشته درباره برخورد سیاه چاله‌های دوتایی جمع‌آوری شده، ما را به سمت یک رنسانس واقعی در فهم‌مان از فیزیک سیاه چاله‌ها سوق می‌دهد.

این تحقیق در مجله Nature چاپ شده است.

نوشته عجیب‌ترین سیاه چاله کهکشان راه شیری کشف شد! اولین بار در اخبار تکنولوژی و فناوری پدیدار شد.