آیا اخترشناسان سیاهچاله‌ای را در کهکشان دیگری مشاهده کردند؟ شاید نه!!

ستاره‌شناسان ممکن است سیاهچاله‌ای به جرم ستاره‌ای را در کهکشانی دیگر مشاهده کرده باشند – اما همه با آنچه یافته‌اند موافق نیستند.

اخیراً دانشمندان رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) اعلام کردند که سیاهچاله‌ای به جرم ستاره‌ای را در خارج از کهکشان راه شیری مشاهده کرده‌اند – این اولین باری است که یک سیاه‌چاله برون‌کهکشانی با اندازه‌گیری تأثیر آن بر حرکت یک ستاره نزدیک کشف شد. این سیاهچاله همچنین اولین سیاهچاله‌ای بود که در یک خوشه کروی جوان یعنی NGC 1850 کشف شد که قدمتی 100 میلیون ساله دارد.

برداشت هنری از سیاهچاله‌ای با جرم 11 برابر و ستاره‌ای با جرم پنج برابر خورشیدی را نشان می‌دهد که به دور آن می‌چرخد. این دو جرم درNGC 1850، خوشه‌ای متشکل از هزاران ستاره در فاصله تقریباً 160000 سال نوری از ما در ابر ماژلانی بزرگ، همسایه راه شیری قرار دارند. نیروی گرانشی قوی سیاهچاله بر شکل ستاره و مدار آن تأثیر می‌گذارد.

ESO / M. Kornmesser

اما تنها چند روز بعد، کریم البادری (دانشگاه هاروارد) و کوین برج (MIT) تفسیر بسیار متفاوتی را از منتشر کردند. آنها استدلال کردند که این منظومه تا حدودی کمتر عجیب و غریب است، اما از یک ستاره شبیه به خورشید و یک همدم پرجرم‌تر، کم نورتر – و کاملاً ستاره‌ای – تشکیل شده است.

یک سیاهچاله فرا کهکشانی؟

این اختلاف به تفسیر نتایج حاصل از کاوشگر طیف‌سنجی چند واحدی ESO (MUSE) خلاصه می‌شود، ابزاری که بر روی تلسکوپ بسیار بزرگ در شیلی نصب شده است. MUSE می‌تواند اطلاعاتی در مورد هزاران ستاره در یک شات ارائه کند و محققان را قادر می‌سازد تا نور ستارگان منفرد را در مناطق شلوغ مانند خوشه‌های ستاره‌ای متراکم حذف کنند.

از این داده‌ها، محققان حتی می‌توانند استنباط کنند که آیا یک ستاره بخشی از یک منظومه ستاره‌ای دوتایی است یا خیر – اگرچه، بسیار مهم است که این ابزار نمی‌تواند ستاره‌های منفرد را در چنین سیستم‌هایی تشخیص دهد.

هنگامی که تیم ESO داده‌های NGC 1850 را که MUSE طی دو سال جمع‌آوری کرده بود بررسی کرد، یک ستاره را مشاهده کردند که غیرعادی عمل می‌کرد و با سرعتی بیش از 300 کیلومتر بر ثانیه (700000 مایل در ساعت) به جلو و عقب می‌رفت، احتمالاً در مدار اطراف یک همدم نادیده می‌چرخید.

این تصویر NGC 1850  یک خوشه کروی حاوی هزاران ستاره را نشان می‌دهد. این خوشه تقریباً 160000 سال نوری از ما فاصله دارد و در ابر ماژلانی بزرگ، همسایه راه شیری قرار دارد. رشته‌های قرمز رنگ احاطه کننده این خوشه که از ابرهای عظیم هیدروژن ساخته شده‌اند، گمان می‌رود که بقایای انفجارهای ابرنواختری باشند.

ESO / ناسا / ESA / R. Gilmozzi / S. Casertano / J. Schmidt

محققان سپس نتایج MUSE خود را با داده‌های آرشیوی تلسکوپ فضایی هابل و تصاویر فوتومتری زمینی از آزمایش لنز گرانشی نوری ترکیب کردند تا اطلاعات دقیق‌تری در مورد این دوتایی به دست آورند. این داده‌های اضافی آنها را به این نتیجه رساند که جرم همدم نورانی پنج برابر خورشید است، در حالی که جرم همدم نادیده حدود 11 برابر جرم خورشید است. تنها توضیح برای این امر این بود که دومی باید سیاهچاله باشد.

محققان سپس به جستجوی داده‌های بایگانی از رصدخانه پرتو ایکس چاندرا برای شعله‌های آشکاری پرداختند که اغلب در اطراف سیاهچاله‌ها هنگام تغذیه ظاهر می‌شوند. آنها یک امضای ضعیف را مشاهده کردند. سباستین کامن، عضو تیم (دانشگاه جان مورز لیورپول، بریتانیا) می‌گوید: «سیگنال ضعیف اشعه ایکس نشان می‌دهد که سیاه‌چاله نسبتاً خفته است، یعنی در حال حاضر مواد زیادی جمع‌آوری نمی‌کند». “این امر با ظاهر طیف MUSE مطابقت دارد.”

بلافاصله پس از اعلام تیمESO، عباس عسکر (دانشگاه لوند، سوئد) که در این مطالعه شرکت نداشت، از این پیشرفت هیجان‌زده شد. او گفت: «پیدا کردن یک سیاهچاله از طریق اندازه‌گیری‌های سرعت شعاعی در خارج از کهکشان راه شیری کار ساده‌ای نیست. “کشف . . . واقعاً الهام‌بخش است.“

با این حال، با خواندن پاسخ البادری و برج به این یافته، شور و شوق او به زودی کاهش یافت. محققان استدلال می‌کنند که ستاره درخشان در واقع از نظر جرم مشابه خورشید ما بوده و جرمش پنج برابر جرم خورشید نمی‌باشد.

با وجود جرمش، ستاره‌ای شبیه به خورشید نیست. البادری می‌گوید: «تکامل ستاره به طور قابل توجهی تحت‌تأثیر همدم آن قرار گرفته است. “به ویژه، همدم بیشتر جرم را از ستاره جدا کرده است و فقط یک هسته کم جرم و پف کرده باقی می‌گذارد.”

چنین ستاره‌هایی درخشان‌تر از آنچه که باید به نظر می‌رسند و خود را به عنوان خواهر و برادر حجیم‌تر نشان می‌دهند. اگر واقعاً چنین است، و جرم ستاره بسیار کمتر از آن چیزی است که تصور می‌شد، پس جرم استنباط‌شده همدم آن نیز بسیار پایین می‌آید – در واقع آنقدر پایین که نیازی به اظهار وجود سیاه‌چاله نیست.

هر دو استدلال محاسن خود را دارند. به نفع تیم ESO، یک تیم کاملاً متفاوت از محققان از تکنیک‌ها و ابزارهای مشابهی برای شناسایی سه سیاه‌چاله با جرم ستاره‌ای استفاده کردند که در خوشه کروی NGC 3201 در کهکشان راه شیری کمین کرده بودند.

اما، با پرونده البادری و برج، استناد به چنین ستارگانی قبلاً یافته‌های مشابه خارق‌العاده‌ای را مورد تردید قرار داده است. در سال 2019، اعلامیه‌ای در Nature ادعا کرد که سیستم دوتایی LB-1 حاوی سیاه‌چاله‌ای با جرم 70 خورشیدی است، دو برابر بزرگ‌تر از آنچه تصور می‌شد. البادری و یکی از همکارانش نشان دادند که به احتمال زیاد یک منظومه ستاره‌ای بدون سیاهچاله است.

عسکر می افزاید: «به راحتی می‌توان با اعلام چنین اکتشافاتی هیجان زده شد. اما با توجه به پیچیدگی فرآیندهای دخیل در تکامل ستاره‌های دوتایی و پویایی خوشه‌ها، باید در مورد تفسیر داده‌ها بسیار مراقب بود.

روش علمی در عمل

کامن می‌گوید که او و سایر نویسندگان ESO در حال مذاکره با البادری و برج هستند تا بفهمند چگونه می‌توانند این بحث را حل کنند. یک راه ممکن است این باشد که طیف ستاره و همدمش را از هم جدا کنیم.

البادری می‌گوید: «آنها را نمی توان از نظر فضایی حل کرد زیرا ما وضوح زاویه‌ای به اندازه کافی بالا نداریم. اما این امکان وجود دارد که همراه با تجزیه و تحلیل دقیق در طیف شناسایی شود. از آنجایی که کم‌نورتر و سریع‌تر می‌چرخد (که خطوط طیفی آن را محو می‌کند)، آسان نیست.»

کامن می‌گوید: «به نظر من، آنچه در اینجا اتفاق می‌افتد، بخش اساسی علم است، یعنی اینکه شما نتایج خود را نه تنها برای تأیید دیگران، بلکه برای بررسی و انتقاد از آنها ارائه می‌دهید».

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

DID ASTRONOMERS SPOT A BLACK HOLE IN ANOTHER GALAXY? MAYBE NOT

BY: BEN SKUSE NOVEMBER 19, 2021 

https://skyandtelescope.org/astronomy-news/maybe-not-black-hole-another-galaxy/