منظومه سه‌تایی دارای”نزدیکترین سیاهچاله” فاقد سیاهچاله است!!

تحقیقات جدید با استفاده از داده‌های تلسکوپ بسیار بزرگ ESO و تداخل‌سنج نشان می‌دهد که HR 6819، که قبلاً تصور می‌شد یک منظومه سه‌گانه با یک سیاهچاله است، در واقع سیستمی متشکل از دو ستاره بدون سیاهچاله است. دانشمندان، یک تیم KU Leuven-ESO، معتقدند که آنها این سیستم دوتایی را در یک لحظه کوتاه پس از مکیدن یکی از ستارگان جو از همدم خود مشاهده کرده‌اند، پدیده‌ای که اغلب به عنوان “خون‌آشام ستاره‌ای” شناخته می‌شود. این برداشت هنری نشان می‌دهد که این سیستم ممکن است چگونه باشد. این ستاره متشکل از یک ستاره کروی با یک دیسک در اطراف آن (ستاره “خون‌آشام”؛ پیش زمینه) و ستاره نوع B است که از اتمسفر خود (پس زمینه) جدا شده است. اعتبار: ESO/L. کالچادا

در سال 2020، تیمی به رهبری اخترشناسان رصدخانه جنوبی اروپا (ESO) نزدیکترین سیاهچاله به زمین را گزارش کردند که در فاصله 1000 سال نوری از ما در منظومه HR 6819 قرار دارد. اما نتایج مطالعه آنها توسط سایر محققان، از جمله توسط یک تیم بین‌المللی مستقر در KU Leuven، بلژیک مورد اعتراض قرار گرفت. در مقاله‌ای که امروز منتشر شد، این دو تیم با هم متحد شده‌اند تا گزارش دهند که در واقع هیچ سیاهچاله‌ای در HR 6819 وجود ندارد، در عوض یک سیستم دو ستاره‌ای “خون‌آشام” در مرحله نادر و کوتاه مدت تکامل خود است.

مطالعه اولیه روی HR 6819 توجه زیادی از سوی مطبوعات و دانشمندان را به خود جلب کرد. توماس ریوینیوس، ستاره‌شناس شیلیایی ESO و نویسنده اصلی آن مقاله، از استقبال جامعه نجوم از کشف سیاهچاله تعجب نکرد.

ریوینیوس و همکارانش متقاعد شده بودند که بهترین توضیح برای داده‌هایی که با تلسکوپ 2.2 متری MPG/ESO به دست آورده بودند، این بود که HR 6819 یک منظومه سه‌گانه است که هر 40 روز یک ستاره به دور یک سیاهچاله ​​و ستاره دوم می‌چرخد. اما یک مطالعه به رهبری جولیا بودنشتاینر، دانشجوی دانشگاه KU Leuven، بلژیک که در آن زمان دکترای خود را بر عهده داشت. وی در یک مدار بسیار گسترده‌تر توضیح متفاوتی برای همین داده‌ها ارائه کرد: HR 6819 همچنین می‌تواند منظومه‌ای باشد که تنها دو ستاره در مداری 40 روزه دارد و اصلاً سیاهچاله‌ای وجود ندارد. این سناریوی جایگزین مستلزم این است که یکی از ستارگان “برهنه” شود، به این معنی که در زمان قبلی، بخش زیادی از جرم خود را نسبت به ستاره دیگر از دست داده بود.

ابیگیل فراست، محقق دانشگاه KU Leuven که سرپرستی مطالعه جدید می‌گوید: «ما به محدودیت داده‌های موجود رسیده بودیم، بنابراین برای تصمیم‌گیری بین دو سناریوی پیشنهادی دو تیم مجبور شدیم به یک استراتژی رصدی متفاوت روی بیاوریم.

برای حل این معما، دو تیم با هم کار کردند تا با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ (VLT) و تداخل‌سنج (VLTI) اطلاعات جدید و واضح‌تری از HR 6819 به دست آورند. دیتریش بااد، نویسنده مطالعه اصلی HR 6819 و مقاله جدید اخترشناسی و اخترفیزیک، می‌گوید: «VLTI تنها وسیله‌ای بود که داده‌های تعیین‌کننده‌ای را به ما می‌داد که برای تمایز بین این دو توضیح نیاز داشتیم. از آنجایی که دوبار درخواست برای مشاهده یکسان معنی نداشت، دو تیم به یکدیگر پیوستند که به آنها اجازه داد منابع و دانش خود را برای یافتن ماهیت واقعی این سیستم جمع کنند.

ریوینیوس می‌گوید: «سناریوهایی که ما به دنبال آن بودیم کاملاً واضح، بسیار متفاوت و به راحتی با ابزار مناسب قابل تشخیص بودند. ما توافق کردیم که دو منبع نور در منظومه وجود داشته باشد، بنابراین سؤال این بود که آیا آنها مانند سناریوی ستاره‌ای برهنه‌شده به دور یکدیگر می‌چرخند یا مانند سناریوی سیاه‌چاله از یکدیگر دور هستند.»

برای تمایز بین این دو پیشنهاد، اخترشناسان از ابزار VLTI’s GRAVITY و ابزار Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) روی VLT ESO استفاده کردند.

فراست می‌گوید: «MUSE تأیید کرد که هیچ همراه درخشانی در مداری وسیع‌تر وجود ندارد، در حالی که وضوح فضایی بالای GRAVITY می‌توانست دو منبع درخشان را شناسایی کند که تنها با یک سوم فاصله زمین و خورشید از هم جدا شده‌اند.» ثابت شد که این داده‌ها آخرین قطعه پازل هستند و به ما این امکان را می‌دهند که نتیجه بگیریم HR 6819 یک سیستم دوتایی بدون سیاه‌چاله است.

“بهترین تفسیر ما تاکنون این است که ما این منظومه دوتایی را در یک لحظه پس از آن گرفتیم که یکی از ستارگان اتمسفر را از ستاره همدم خود مکیده بود. این یک پدیده رایج در منظومه‌های دوتایی نزدیک است که گاهی اوقات به عنوان “خون‌آشام ستاره‌ای” شناخته می‌شود. بودنشتاینر (که اکنون یکی از همکاران ESO در آلمان و نویسنده این مطالعه جدید است) توضیح می‌دهد: “در حالی که ستاره اهداکننده از مواد خود محروم شد، ستاره گیرنده با سرعت بیشتری شروع به چرخش کرد.”

فراست می‌افزاید: “گرفتن چنین مرحله‌ای پس از تعامل بسیار دشوار است زیرا بسیار کوتاه است.” “این امر یافته‌های ما را از HR 6819 بسیار هیجان‌انگیز می‌کند، زیرا کاندیدای عالی برای مطالعه چگونگی تأثیر این خون‌آشام بر تکامل ستارگان پرجرم و به نوبه خود بر شکل‌گیری پدیده‌های مرتبط با آنها از جمله امواج گرانشی و انفجارهای شدید ابرنواختری است.”

تیم مشترک Leuven-ESO که به تازگی تشکیل شده است، اکنون قصد دارد HR 6819 را با استفاده از ابزار VLTI GRAVITY با دقت بیشتری زیر نظر بگیرد. محققان مطالعه مشترکی در مورد سیستم در طول زمان انجام خواهند داد تا تکامل آن را بهتر درک کنند، ویژگی های آن را محدود کنند و از این دانش برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد سایر سیستم‌های باینری استفاده کنند.

در مورد جستجوی سیاهچاله‌ها، تیم همچنان خوشبین است. ریوینیوس می‌گوید: سیاهچاله‌های با جرم ستاره‌ای به دلیل ماهیتشان بسیار گریزان باقی می‌مانند. بااد می‌افزاید: «اما تخمین‌های مرتبه‌ای نشان می‌دهد که ده‌ها تا صدها میلیون سیاهچاله تنها در کهکشان راه شیری وجود دارد که باید اخترشناسان آنها را کشف کنند، فقط مسئله زمان است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

‘Closest black hole’ system found to contain no black hole

https://phys.org/news/2022-03-closest-black-hole.html