Menu

یک سیاهچاله‌ی کوچک با جرم ۲۰۰ هزار برابر خورشید کشف شد

یک سیاهچاله‌ی کوچک با جرم ۲۰۰ هزار برابر خورشید کشف شد
دیجی کالا

در کشفی شگفت‌انگیز، دانشمندان با استفاده از داده‌های رصدخانه‌ی پرتو ایکس چاندرا، یک سیاهچاله‌ی کوچک با جرم ۲۰۰ هزار برابر خورشید شناسایی کرده‌اند که آن به یکی از کوچک‌ترین سیاهچاله‌های کلان‌جرم تبدیل می‌کند.

با توجه به اینکه سیاهچاله‌ها هیچ نور قابل تشخیصی از خود گسیل نمی‌کنند، چیزهای زیادی درباره‌ی آن‌ها نمی‌دانیم. اما در این میان، سیاهچاله‌های کلان‌جرم، با جرمی میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید ما، یکی از شگفت‌انگیزترین آن‌ها هستند.

با توجه به اینکه این اجرام از هسته‌ی ستارگان مرده تشکیل می‌شوند، چگونه تا این اندازه بزرگ می‌شوند؟ یک کشف جدید می‌تواند به پاسخ این سؤال کمک کند.

اخترشناسان به‌تازگی در یک کهکشان کوتوله‌ی کوچک در فاصله‌ی ۱۱۰ میلیون سال نوری از ما، یکی از کوچک‌ترین سیاهچاله‌های کلان‌جرم را یافته‌اند. یک هیولا که در قلب کهکشان «مارکاریان ۴۶۲» (Markarian 462) جای گرفته و ۲۰۰ هزار برابر خورشید جرم دارد. این یافته‌ها در دویست‌وسی‌ونهمین نشست انجمن نجوم آمریکا و به‌صورت مجازی ارائه شد.

«جک پارکر» (Jack Parker) از «کالج دارتموث» (Dartmouth College) گفت: «این سیاهچاله در مرکز MRK 462، یکی از کوچک‌ترین سیاهچاله‌های ابرپرجرم یا سیاهچاله‌های هیولا است. سیاهچاله‌هایی مانند این، به سختی یافت می‌شوند.»

این کشف نشان می‌دهد که سیاهچاله‌های بسیار پرجرم، دست‌کم برخی از آن‌ها، از ستارگانی با جرم کمتر از ۱۰۰ برابر خورشید شکل می‌گیرند، نه اینکه از ابتدا بزرگ باشند و سپس بزرگ‌تر شوند.

کهکشان MRK 462 در طیف پرتو ایکس توسط تلسکوپ چاندراCredit: NASA/CXC/Dartmouth Coll./J. Parker & R. Hickox

یکی از ناهماهنگی‌هایی که در میان مدل جرم ستاره‌ای وجود دارد، کشف بسیاری از سیاهچاله‌های کلان‌جرم در کیهان اولیه است. تطبیق دادن رشد یک دانه‌ی کوچک از هسته‌ی ستاره‌ای به یک سیاهچاله‌ی عظیم و غول‌پیکر، در بازه‌ی زمانی کوتاهی که این اجرام پس از مِهبانگ (Big Bang) ظاهر شدند، دشوار است.

احتمال دیگر این است که در ابتدای کیهان، ابرهای عظیم و متراکم گاز و گردوغبار، مستقیما به سیاهچاله‌های بزرگ‌تر با جرم ده‌ها هزار برابر خورشید تبدیل شده‌اند و نقطه‌ی شروع بزرگ‌تری را ایجاد کردند که سیاهچاله‌های پرجرم می‌توانستند از آن شکل بگیرند.

با این آگاهی، می‌توان احتمال هر سناریو را بررسی کرد. مدل رمبیدن (فروریزی) مستقیم به یک سیاهچاله، یک فرآیند نادر است بنابراین می‌توانیم انتظار داشته باشیم که نسبت به سناریوی دانه‌ی ستاره‌ای، کهکشان‌های کوتوله‌ی نسبتا کمی هم سیاهچاله‌های پرجرم داشته باشند.

مشکل این است که دیدن سیاهچاله‌های مرکزی کهکشان‌های کوتوله بسیار دشوار است. در کهکشان‌های بزرگ‌تر، اخترشناسان می‌توانند از مدار ستارگان منطقه‌ی مرکز کهکشان برای درک وجود سیاهچاله‌ی مرکزی استفاده کنند، اما کهکشان‌های کوتوله برای این کار بسیار کوچک و کم‌نور هستند.

روش دیگر این است که دانشمندان به دنبال تشعشعات بسیار روشن و پرانرژی مانند پرتو ایکس باشند. این پرتوها نشان‌دهنده‌ی سیاهچاله‌ای هستند که به‌طور فعال، مواد را می‌بلعد و آن را تا دماهای دیوانه‌کننده‌ای داغ می‌کند که باعث فوران امواج پرانرژی می‌شود.

پژوهشگران کالج دارتموث همین کار را انجام دادند و از «رصدخانه‌ی پرتو ایکس چاندرا» (Chandra X-ray Observatory) برای مطالعه‌ی هشت کهکشان کوتوله‌ای استفاده کردند که داده‌های اپتیکی نشان می‌دهد ممکن است یک سیاهچاله‌ی پرجرم فعال درون خود داشته باشند. در این میان فقط پرتو ایکس MRK 462 امضای پرتو ایکسی را نشان داد که با یک سیاهچاله‌ی پرجرم مرتبط است؛ سیاهچاله‌ای که حدود ۲۰۰ هزار برابر خورشید جرم دارد.

سیاهچاله‌ی کهکشان کوتوله‌ی MRK 462Credit: NASA/CXC/Dartmouth Coll./J. Parker & R. Hickox; Optical/IR: Pan-STARRS

یک چیز عجیب دیگر هم وجود داشت. نسبت پرتوهای ایکس پرانرژی، به پرتوهای ایکس کم‌انرژی نشان می‌دهد که سیاهچاله به‌شدت توسط یک ابر غلیظ غبار پوشیده شده است و این یافته می‌تواند احتمال سناریوی دانه (بذر) ستاره‌ای را هم تقویت کند.

«ریان هیکوکس» (Ryan Hickox) ستاره‌شناس کالج دارتموث گفت: «با توجه به اینکه کشف سیاهچاله‌های پوشیده در گردوغبار حتی سخت‌تر از سیاهچاله‌های در معرض دید است، یافتن این نمونه ممکن است به این معنی باشد که کهکشان‌های کوتوله‌ی بسیار بیش‌تری با سیاهچاله‌های مشابه وجود دارند.»

مطالعات جدید هم نشان می‌دهد که ممکن است این فرضیه واقعیت داشته باشد. در چند سال اخیر، دانشمندان سیاهچاله‌های میان‌جرم و گریزان را در کهکشان‌های کوتوله و بقایای کهکشان‌های کوتوله کشف کرده‌اند. این اکتشافات همچنین می‌توانند این ایده را تقویت کنند که شاید سیاهچاله‌های کلان‌جرم بتوانند به سرعت از رشد دانه‌های با جرم ستاره‌ای، تشکیل شوند. با پیشرفت فناوری و تکنیک‌ها، شاید بتوانیم انتظار داشته باشیم که خرده-سیاهچاله‌ای بیشتری را که قبلا تشخیص داده نشده بودند، پیدا کنیم.

به گفته‌ی پارکر گفت «ما نمی‌توانیم از یک مثال نتیجه‌گیری زودهنگام داشته باشیم، اما این یافته‌ها باید به کاوش بسیار گسترده‌تری برای کشف سیاهچاله‌های پنهان در کهکشان‌های کوتوله بینجامد. چیزی که برای دانستن درباره‌ی آن، هیجان‌زده هستیم.»

عکس کاور: سیاهچاله‌ی کهکشان کوتوله‌ی MRK 462 Credit: X-ray: NASA/CXC/Dartmouth Coll./J. Parker & R. Hickox; Optical/IR: Pan-STARRS

Science Alert