اخترشناسان توانستند یک سیاه چاله خفته را در کهکشان ابر ماژلانی بزرگ پیدا کنند. این سیاه چاله خفته سبب ایجاد تردیدهایی در نحوه شکلگیری سیاه چاله ها شده است.
یک سیاه چاله خفته که به آرامی و بدون آزار رساندن به دیگران در خارج از کهکشان راه شیری حضور داشت، توسط اخترشناسان شکار شد. تیم مربوطه ادعا میکند این اولین بار است که انسان توانسته به طور قطعی یک سیاه چاله غیر فعال را در خارج از مرزهای کهکشان راه شیری شناسایی و اثبات کند.
البته سال گذشته نیز شاهد کشف مشابهی بودیم؛ اما در آن مورد شواهد کافی برای برطرف کردن تردید سایر افراد وجود نداشت. این در حالی است که در کشف جدید شواهد مستحکم هستند.
کشف یک سیاه چاله خفته خارج از کهکشان راه شیری
سیاه چاله جدید آنقدر هم با کهکشان راه شیری فاصله ندارد و در یکی از نزدیکترین کهکشانها به ما یعنی ابر ماژلانی بزرگ قرار گرفته است؛ اما میتواند به ما در کشف سیاه چاله های خفته دیگر در آینده کمک کند و همچنین روی درک ما از این اجرام حیرتانگیز کیهانی تاثیر بگذارد.
جالب اینجاست که تیم مربوطه بیشتر به خاطر تردیدهایشان در رابطه با گزارشات پیرامون سیاه چاله های خفته مشهور هستند و حالا آنها با هیجان زیاد خبر کشف چنین سیاه چالهای را اعلام میکنند. Tomer Shenar، اخترشناس دانشگاه آمستردام هلند و از اعضای این تیم گفت:
برای اولین بار تیم ما برای گزارش یافتن یک سیاه چاله و نه رد کردن آن دور هم جمع شد. ما سوزنی را در انبار کاه پیدا کردهایم.
یافتن سیاه چاله ها کار آسانی نیست. چگالی بسیار زیاد آنها باعث ایجاد میدان گرانشی فوقالعاده قدرتمندی میشود که هیچ چیز توانایی فرار از آن را ندارد. به طور کلی در هستی هیچ چیزی نمیتواند سریعتر از نور حرکت کند و حتی سرعت نور نیز برای گزیز از سیاه چاله کافی نیست. به همین خاطر سیاه چاله در تاریکی محض قرار دارد.
البته اگر آنها در حال بلعیدن یک جرم آسمانی با شکل دادن به قرص برافزایشی باشند، میتوان با اطمینان از حضور آنها سخن گفت. در طول این فرآیند وحشتناک از محوطه اطراف سیاه چاله پرتوهای اشعه ایکس ساطع میشوند.
اما سیاه چاله های خفته یا غیرفعال حتی این نشانه را هم ندارند. آنها هیچ مادهای را نمیبلعند و به همین خاطر نمیتوان منتظر پرتاب جتهای نسبیتی، اشعه ایکس یا نشانه دیگری از آنها بود. پس چطور دانشمندان توانستهاند یک سیاه چاله خفته را در خارج از کهکشان راه شیری کشف کنند؟
آنها تا حد زیادی نامرئی هستند؛ اما همان گرانش قدرتمند آنها را لو میدهد. به عنوان مثال اگر یک سیاه چاله ستارهای در یک سیستم دوتایی با یک ستاره دیگر قرار داشته باشد، حرکت مداری ستاره به دور یک فضای خالی میتواند نشانگر حضور یک سیاه چاله خفته باشد. هرچند که هر جرم تاریکی را نمیتوان سیاه چاله قلمداد کرد.
پیشتر نیز اخترشناسان در این رابطه دچار اشتباه شده بودند که معروفترین آنها اعلام خبر پیدا کردن نزدیکترین سیاه چاله به زمین بود. در اینگونه مواقع یک ستاره کمنور که ما نمیتوانیم مشاهده کنیم، مقصر معرفی میشود. به همین خاطر دانشمندان باید تمامی احتمالات ممکن را پیش از اعلام خبر کشف یک سیاه چاله خفته بررسی کنند.
Shenar و اعضای تیمش که شامل Kareem El-Badry از مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونین و Julia Bodensteiner از رصدخانه جنوبی اروپا می شوند با جدیت هرچه تمامتر اکتشافات غیر مستند را رد میکردند؛ اما رویکرد آنها به این معنی نیست که به وجود چنین سیاه چاله هایی باور نداشته باشند. آنها فقط تاکید میکردند که مدارک باید برای اثبات کشف یک سیاه چاله خفته کافی باشند.
Bodensteiner در این رابطه گفت:
برای بیش از دو سال ما به دنبال چنین سیاه چاله هایی در سیستم های دوتایی بودیم.
آنها تلاشهای خود را روی سحابی رتیل در ابر ماژلانی بزرگ یعنی جایی که ستارهها متولد میشوند و میتوان در آن ستارههایی با جرم بسیار بالا را مشاهده کرد، متمرکز کرده بودند. این تیم تقریبا ۱۰۰۰ ستاره بزرگ را بررسی کردند تا بتوانند نشانهای از مدارهای دوتایی به دست آورند.
وقتی دو جرم آسمانی به دور هم میچرخند، در واقع حرکت آنها به دور یک مرکز مشترک گرانشی است که مرکز سنگینی سراسری نامیده میشود. به عنوان مثال در سیستم زمین و خورشید، این مرکز آنقدر به خورشید نزدیک است که به سختی میتوان متوجه حرکت خورشید حتی از فاصلههای دور شد. اما اگر جرم زمین بیشتر بود، حرکت خورشید به دور این مرکز بسیار آسانتر دیده میشد.
اخترشناسان میتوانند از طریق طیف نور جرم متوجه این حرکت خاص یا سرعت شعاعی شوند. هرچه جرم از ما فاصله بگیرد، طول موج بلندتر (به سمت قرمز) خواهد شد و هرچه جرم به سمت ما حرکت کند، طول موج کوتاهتر (به سمت آبی) میشود. تیم Shenar در ستارههای مختلف به دنبال چنین تغییری بودند و در نهایت نیز موفق شدند آن را در یک ستاره کلاس O با جرمی ۲۵ برابر جرم خورشید پیدا کنند.
این ستاره در فاصله ۱۶۰ هزار سال نوری از زمین قرار دارد. وقتی اخترشناسان جرم سیاه چاله خفته احتمالی برای ایجاد چنین حرکتی را محاسبه کردند، دریافتند که جرم آن باید حدود ۹ برابر خورشید باشد. با چنین جرمی عرض افق رویداد سیاه چاله تنها ۲۷ کیلومتر خواهد بود و جالب است که با وجود آن مخفی باقی مانده است.
در این مرحله اخترشناسان احتمالات مختلف را هم بررسی کردند. حداکثر جرمی که میتوان برای یک ستاره نوترونی در نظر گرفت، ۲.۳ برابر خورشید است؛ بنابراین احتمال وجود ستاره نوترونی رد شد. این تیم همچنین از تکنیک خاصی برای شناسایی نور ستارههای کمنور استفاده کردند و مدلی را نیز بر اساس نوری که انتظار میرفت از یک ستاره کمنور با این جرم دریافت شود، ساختند.
با وجود اینها، هیچکدام ار توضیحات به جز سیاه چاله خفته با دادههای دریافتی همخوانی نداشتند. El Badry در توضیح ماجرا گفت:
وقتی Tomer از من خواست که دادهها را مجدد چک کنم، خودم هم شک داشتم؛ اما نمیتوانستم هیچ توضیحی پیدا کنم که شامل سیاه چاله نباشد.
این سیستم دوتایی که VFTS 243 نام گرفته است میتواند اطلاعات مهمی از نحوه شکلگیری سیاه چاله ها به ما بدهد. دانشمندان بر این باورند که چند سناریو مختلف در این مورد وجود دارد.
اولین سناریو از یک ابرنواختر بزرگ صحبت میکند که در آن یک ستاره ناپایدار منفجر شده و لایههای بیرونی خود را به فضا پرتاب کرده است. پس از آن نیز هسته در خود فرو ریخت تا سیاه چاله شکل بگیرد. در سناریو دوم خبری از انفجار نیست و در عوض یک ستاره در حال مرگ که دیگر توسط گداخت هستهای حمایت نمیشود، به طور مستقیم در خود فرو میریزد.
Shear در توضیح این سناریوها گفت:
به نظر میرسد ستارهای که سیاه چاله خفته VFTS 243 را شکل داده، به طور کامل دچار فروپاشی شده باشد و هیچ نشانهای هم از انفجار دیگری در آن دیده نمیشود. اخیرا شواهدی مربوط به سناریو فروپاشی مستقیم یافت شده است؛ اما پژوهش ما میتواند نتایج مهمی برای درک منشأ سیاه چاله ها در هستی داشته باشد.
البته با توجه به اینکه Shenar و تیمش با دقت به بررسی سایر گزارشات مربوط به سیاه چاله های خفته پرداختهاند، از سایر اخترشناسان درخواست کردهاند که یافتههای آنها را نیز زیر ذرهبین قرار دهند.