ستاره‌شناسان سیاهچاله نادر «حلقه گمشده» را در نزدیکترین همسایه کهکشانی ما کشف کردند!!
گنجینه نادری که می‌تواند تکامل سیاهچالهها را روشن کند در نزدیکترین همسایه کهکشانی بزرگ راه شیری کشف شده است.
در خوشه‌ای از ستاره‌ها در کهکشان آندرومدا، با نام مستعار M31، اخترشناسان تغییرات نور را برای شناسایی سیاهچاله‌ای با جرم تقریباً 100000 برابر خورشید بررسی کردند که این هیولا را دقیقاً در رژیم “جرم متوسط” قرار می‌دهد.
آنیل سث، ستاره‌شناس و نویسنده ارشد این مطالعه، از دانشگاه یوتا، می‌گوید:
“ما ردیابی‌های بسیار خوبی از بزرگترین سیاهچالهها با جرم ستاره‌ای تا 100 برابر خورشید خود و سیاهچالههای بسیار پرجرم در مراکز کهکشانهایی داریم که میلیونها برابر خورشید ما اندازه دارند، اما هر گونه اندازه‌گیری سیاهچاله بین آنها وجود ندارد. “این یک شکاف بزرگ است. این کشف این شکاف را پر می‌کند.”
خوشه کروی B023-G78 در کهکشان آندرومدا. (پچتی و همکاران، مجله Astrophysical، 2022)
سیاهچالهها جانورانی بسیار حیله‌گر هستند. مگر اینکه آنها به طور فعال ماده را جمع کنند، فرآیندی که تشعشع فوق‌العاده درخشانی تولید می‌کند، هیچ نوری از خود نمی‌تاباند که بتوانیم تشخیص دهیم. این امر پیدا کردن آنها را به یک کار پلیسی تبدیل می‌کند و به آنچه نگاه می‌کند که در فضای اطراف آنها اتفاق می‌افتد.
یکی از این سرنخ‌ها برای وجود سیاهچالهها، گردش اجرام به دور آنها است.
بیشتر سیاهچالههایی که ما با استفاده از روش‌های مختلف شناسایی کرده‌ایم، در دو محدوده جرمی قرار می‌گیرند. سیاهچالههایی با جرم ستاره‌ای وجود دارند که حدود 100 برابر جرم خورشید هستند و سیاهچالههای بسیار پرجرم که از محدوده کم حدود یک میلیون برابر جرم خورشید شروع می‌شوند (و می‌توانند از آنجا به طرز باورنکردنی غوطه‌ور شوند).
در وسط محدوده‌ای است که به عنوان متوسط طبقه‌بندی می‌شود و اینکه بگوییم کشف این سیاهچالهها نادر است، دست کم گرفته شده است.
تا به امروز، تعداد شناسایی IMBH به طرز باورنکردنی کم است. این چیزی آزاردهنده است. بدون سیاهچالههای با جرم متوسط، دانشمندان در تلاش هستند تا چگونگی همزیستی دو رژیم توده‌ای متفاوت را حل کنند.
یک جمعیت از سیاهچالهها در محدوده جرم متوسط می‌تواند به ما کمک کند که این شکاف را پر کنیم و مکانیسمی را ارائه کنیم که به موجب آن سیاهچالههایی با جرم ستاره‌ای می‌توانند به غول‌های بزرگ تبدیل شوند.
این کاوش ما را به آندرومدا به طور خاص به یک خوشه کروی از ستارگان در آندرومدا به نام B023-G078 می‌رساند.
B023-G078 پرجرم‌ترین خوشه ستاره‌ای از این دست در یک خوشه تقریباً کروی و گرانشی از ستارگان با جرم 6.2 میلیون خورشیدی کهکشان است.
براساس مدل‌ها، یکی از راه‌هایی که این خوشه‌ها می‌توانند تشکیل شوند، زمانی است که یک کهکشان دیگر را در برمی‌گیرد. این یک پدیده بسیار رایج است. راه شیری چندین بار این کار را انجام داده است، همانطور که آندرومدا انجام داده است. خوشه‌های کروی ممکن است همان چیزی باشند که از هسته‌های کهکشانی کهکشان‌های کوچک‌تر باقی می‌ماند که در زیر مجموعه‌های بزرگ‌تر، سیاهچالهها و همه چیز قرار می‌گیرند.
این پدیده همان چیزی است که تیم – به سرپرستی اولین نویسنده و ستاره‌شناس رنوکا پچتی از دانشگاه جان مورز لیورپول در بریتانیا – فکر می‌کند داستان اصلی B023-G078 است.
آنها محتوای فلزی این خوشه را براساس نشانه‌های ظریف در نوری که ساطع می‌کند، مورد مطالعه قرار دادند و تشخیص دادند که سن آن حدود 10.5 بیلیون سال با فلزیتی مشابه با دیگر هسته‌های کهکشانی در کهکشان راه شیری است.
آنها سپس نحوه حرکت ستارگان را در مرکز خوشه مطالعه کردند تا جرم سیاهچاله‌ای را محاسبه کنند که باید در درون آن باشد. این نتیجه حدود 91000 جرم خورشیدی است که حدود 1.5 درصد از جرم خوشه را تشکیل می‌دهد.
این امر نشان می‌دهد که کهکشان مادر B023-G078 یک کهکشان کوتوله بوده که جرم آن در حدود یک بیلیون خورشید است. جرم ابر ماژلانی بزرگ – کهکشان کوتوله‌ای که به دور راه شیری می‌چرخد - 188 بیلیون جرم خورشیدی محاسبه شده است و آندرومدا حدود 1.5 تریلیون جرم خورشیدی تخمین زده می‌شود.
این احتمال وجود دارد که چیز دیگری این مشاهدات را توضیح دهد، اما هیچ یک از گزینه‌های مورد بررسی توسط تیم به اندازه یک سیاهچاله با جرم متوسط با داده‌ها مطابقت ندارد.
پچتی می‌گوید: «ما می‌دانستیم که باید سیاهچالههای کوچک‌تری در هسته‌های با جرم پایین‌تر وجود داشته باشد، اما هرگز شواهد مستقیمی وجود نداشت.
“من فکر می‌کنم این یک مورد کاملاً واضح است که ما بالاخره یکی از این اشیاء را پیدا کرده‌ایم.”
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Astronomers Detect Rare ‘Missing Link’ Black Hole in Our Closest Galactic Neighbor MICHELLE STARR 25 JANUARY 2022
https://www.sciencealert.com/astronomers-detect-rare-missing-link-black-hole-in-our-closest-galactic-neighbor