اولین سیاهچاله سرگردان در کهکشان راه شیری کشف شد

برای اولین بار، اخترشناسان می‌گویند که یک سیاهچاله منفرد و سرگردان را در کهکشان ما پیدا کرده‌اند. جرم آن 7.1 برابر خورشید است و 5200 سال نوری از ما فاصله دارد. در حالی که سایر کهکشان‌ها قبلاً در دیگر کهکشان‌ها شناسایی شده‌اند، این اولین سیاهچاله‌ای است که در کهکشان راه شیری ما شناسایی شده است.

این تصویر تلسکوپ فضایی هابل بر روی جسم معروف به MOA-11-191/OGLE-11-0462 متمرکز شده است. ستاره‌شناسان می‌گویند این جرم اولین سیاهچاله سرگردان شناخته شده‌ای است که در کهکشان خانه ما، کهکشان راه شیری، یافت شده است. تصویر از ساهو و همکاران/ Phys.org.

اکنون به خوبی شناخته شده است که سیاهچاله‌های بسیار پرجرم در مراکز کهکشانها، از جمله راه شیری خودمان، رایج هستند. جرم آنها میلیون‌ها یا بیلیون‌ها برابر خورشید ماست. ما همچنین توانسته‌ایم سیاهچاله‌هایی را با جرمی چند برابر خورشید در سیستم‌های دوتایی، جایی تشخیص دهیم که سیاه‌چاله در حال بیرون کشیدن مواد از یک جسم همراه است. اما در مورد سیاهچاله‌های منفرد چطور؟ دانشمندان تصور می‌کنند سیاهچاله‌های منفرد وجود دارند. آنها محاسبه کرده‌اند که ممکن است میلیون‌ها یا بیشتر از این نوع سیاهچاله‌ها در کهکشان ما وجود داشته باشد. از آنجا که آنها منفرد هستند، تشخیص آنها بسیار سخت است. اما در 4 فوریه 2022، ستاره‌شناسان اعلام کردند که یکی را پیدا کرده‌اند.

تیم بین‌المللی ستاره‌شناسان توسط کایلاش ساهو از موسسه علمی تلسکوپ فضایی در بالتیمور، مریلند رهبری می‌شد. سیاهچاله سرگردان MOA-11-191/OGLE-11-0462 نام دارد و در حال حاضر حدود 5200 سال نوری از زمین فاصله دارد. این همان چیزی است که سیاهچاله با جرم ستاره‌ای نامیده می‌شود، سیاهچاله‌ای که حاوی جرم بحرانی (حداقل چند برابر جرم خورشید ما) است که برای ایجاد یک ستاره معمولی برای فروپاشی به یک سیاهچاله لازم است.

یافتن سیاهچاله سرگردان آسان نبود

اگرچه دانشمندان تصور می‌کردند که آنها وجود دارند، اما یافتن سیاهچاله‌های منفرد با جرم ستاره‌ای آسان نیست.  آنها اساساً در پس زمینه فضا نامرئی هستند. پس چرا دانشمندان اینقدر مطمئن بودند؟ به طور کلی، زیرا تحقیقات دیگر نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌ها معمولاً زمانی که ستاره‌ها می‌میرند، به ابرنواختر تبدیل می‌شوند. ابرنواخترها رایج هستند. بنابراین، در نتیجه باید سیاهچاله‌های زیادی وجود داشته باشد که آزادانه در کهکشان ما شناور هستند.

این فریم‌ها رویداد میکرولنزینگ به نام MOA-11-191/OGLE-11-0462 را نشان می‌دهند که تلسکوپ فضایی هابل از سال 2011 تا 2017 رصد کرده است. محققان می‌گویند جسمی که باعث میکرولنزینگ شده است، یک سیاهچاله با جرم ستاره‌ای است. تصویر از  ساهو و همکاران/ arXiv 2022/ ScienceAlert.

استفاده از میکرولنز برای یافتن سیاهچاله‌ها

بنابراین، از آنجایی که طبیعتاً دیدن این سیاهچاله‌ها بسیار سخت است، دانشمندان چگونه به دنبال آنها می‌گردند؟ آنها از تکنیکی به نام میکرولنزینگ گرانشی استفاده می‌کنند که در آن نوری که از ستاره‌ها می‌آید توسط گرانش عظیم سیاه‌چاله خم می‌شود. حتی با توجه به فواصل موجود، کار آسانی نیست. اثر میکرولنز نور را خم می‌کند و همچنین مانند نگاه کردن به آن با ذره بین آن را بزرگ می‌کند.

سپس، در سال 2011، اخترشناسان دقیقاً چنین رویداد میکرولنزینگ را شناسایی کردند که ممکن است توسط یک سیاهچاله ایجاد شود. با این حال، تأیید یا عدم تأیید آن زمان می‌برد. آنها نور ستاره را در هشت نوبت، طی شش سال، با استفاده از تلسکوپ فضایی هابل مشاهده کردند. آنها دیدند که نور با گذشت زمان تغییر کرد، اما این همه ماجرا نبود. خود ستاره انگار حرکت کرده بود.

بهترین توضیح سیاهچاله برای رویداد میکرولنزینگ در سال 2011

چگونه این را توضیح دهیم؟ محققان تشخیص دادند که از دید ما باید جسم دیگری در حال حرکت باشد و نور ستاره را در حین عبور از آن خم کند. آنها بر اساس دو خط شواهد به این نتیجه رسیدند که این شی باید یک سیاهچاله باشد. اولاً هیچ نوری از میکرولنز نشات نمی‌گرفت و دوم اینکه خمش یا بزرگ‌نمایی نور ستاره مدت زیادی حدود ۲۷۰ روز طول کشید. این پدیده به یک سیاهچاله اشاره کرد که مسئول رویداد میکرولنزینگ است.

ما نشان می‌دهیم که عدسی نور قابل تشخیصی از خود ساطع نمی‌کند که همراه با جرمی بالاتر از حد ممکن برای یک کوتوله سفید یا ستاره نوترونی، ماهیت سیاه‌چاله آن را تأیید می‌کند.

این سیاهچاله سرگردان کوچک و سریع است

محققان جرم سیاهچاله را 7.1 برابر خورشید تخمین زدند. بنابراین، افق رویداد آن – مرزی که منطقه فضا را در اطراف یک سیاهچاله مشخص می‌کند که هیچ چیز (حتی نور) نمی‌تواند از آن فرار کند – حدود 42 کیلومتر (26 مایل) عرض خواهد داشت. این یک سیاهچاله واقعا کوچک در مقایسه با هیولای مرکز کهکشان ما است. همچنین این سیاهچاله “سرگردان” بسیار سریع (حدود 45 کیلومتر (28 مایل) در ثانیه) است.

دانشمندان می‌گویند که ممکن است پس از انفجار ستاره قبلی به فضا پرتاب شده باشد. به این معنی که سیاهچاله اکنون به تنهایی در فضای بین ستاره‌ای بدون هیچ همدمی می‌چرخد. گاهی اوقات با ابرنواخترها، می‌توان هسته مرده باقیمانده ستاره را به فضا پرتاب کرد. ستاره کوتوله سفید LP 40-365 و تپ‌اختر PSR J0002+6216 دو نمونه شناخته شده از این هستند.

سیاهچاله سرگردان در کهکشانی دیگر

در حالی که این ممکن است اولین سیاهچاله شناور آزاد باشد که در کهکشان راه شیری کشف شده است، دانشمندان پیش از این نیز شواهدی از آنها یعنی سیاهچاله‌های سرگردان در کهکشانهای دیگر را دیده‌اند. در سال 2016، دانشمندان از کشف یک سیاهچاله سرگردان به نام XJ1417+52 خبر دادند. این یکی در لبه یک کهکشان عدسی شکل در فاصله 4.5 بیلیون سال نوری زمین یافت شد.

برای شناسایی این شی از رصدخانه پرتو ایکس چاندرا ناسا و رصدخانه پرتو ایکس XMM-نیوتن ESA استفاده شد. کهکشان والد جسم SDSS J141711.07+522540.8 یا به اختصار GJ1417+52 نام دارد. جرم سیاهچاله احتمالی 100000 برابر خورشید ما تخمین زده می‌شود.

مفهوم هنری از یک کهکشان کوتوله، به احتمال زیاد در اثر تعامل گذشته با کهکشانی دیگر و یک سیاهچاله پرجرم در حومه آن (نقطه روشن، سمت راست) شکل آن تغییر کرده است. در سال 2020، ستاره‌شناسان شواهدی مبنی بر وجود سیاهچاله‌های پرجرم در 13 کهکشان کوتوله گزارش کردند. همانطور که در اینجا نشان داده شده است، حدود نیمی از آنها در حومه کهکشانهای خود قرار داشتند. تصویر از  سوفیا داگنلو / NRAO / AUI / NSF.

13 سیاهچاله پرجرم در کهکشان‌های کوتوله

چند سال بعد، در سال 2020، ستاره‌شناسان گفتند که 13 سیاهچاله پرجرم را در برخی دیگر از کهکشان‌های کوتوله پیدا کردند. در حالی که برخی از سیاهچاله‌ها در مرکز کهکشان‌هایشان قرار داشتند، اما حدود نیمی از آنها چنین نبودند. در عوض به نظر می‌رسیدند که در حومه کهکشان‌هایشان سرگردان هستند. این سیاهچاله‌ها 400000 برابر خورشید جرم دارند.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

1st wandering black hole found in Milky Way

Posted by Paul Scott Anderson February 13, 2022

https://earthsky.org/space/wandering-black-hole-moa-11-191-ogle-11-0462-milky-way/