مشاهده سیاهچاله “شبح” تنها توسط تلسکوپ فضایی هابل

برای اولین بار، اخترشناسان یک سیاهچاله منفرد با جرم ستاره‌ای را کشف کردند که مانند یک شبح در میان ستارگان کهکشان راه شیری ما حرکت می‌کند.

مفهوم هنری از یک سیاهچاله تنها که در کهکشان راه شیری ما حرکت می‌کند. سیاهچاله بقایای نابود شده یک ستاره پرجرم است که به صورت یک ابرنواختر منفجر شد. هسته بازمانده چندین برابر جرم خورشید ماست. سیاهچاله به دلیل میدان گرانشی شدید خود نور را به دام می‌اندازد. سیاه‌چاله فضای اطراف خود را منحرف می‌کند. تصویر از سایت هابل.

سیاهچاله تنها در حال پرسه زدن در کهکشان مشاهده گردید!

ستاره‌شناسان تخمین می‌زنند که ۱۰۰ میلیون «جسد ستاره‌ای سرگردان» – سیاه‌چاله‌هایی که در اثر انفجارهایی که آنها را به فضا پرتاب کرده‌اند – در میان ۱۰۰ بیلیون ستاره کهکشان راه شیری ما وجود دارد و اکنون دانشمندان تصاویری را به ثبت رسانده‌اند که به نظر می‌رسد یکی از این زامبی‌های کیهانی است، زیرا از مسیری با ستاره‌ای دورتر عبور می‌کند.

Hubblesite.org – که این خبر را در روز جمعه 10 ژوئن 2022 اعلام کرد – گفت:

پس از شش سال مشاهدات دقیق، تلسکوپ فضایی هابل برای اولین بار شواهد مستقیمی از یک سیاهچاله منفرد در حال حرکت در فضای بین ستاره‌ای ارائه کرد. تاکنون، تمام جرم‌های سیاه‌چاله‌ها به‌صورت آماری یا از طریق برهم‌کنش‌های سیستم‌های دوتایی یا در هسته‌های کهکشان‌ها استنباط شده‌اند. سیاه‌چاله‌هایی با جرم ستاره‌ای معمولاً با ستاره‌های همدم یافت می‌شوند که این یکی را غیرعادی می‌کند.

اعتقاد بر این است که این جرم اولین بقایای تاریک ستاره‌ای است که بدون همراهی ستاره دیگری در کهکشان ما سرگردان است.

فاصله سیاهچاله چقدر است؟

ستاره‌شناسان دقیقاً مطمئن نیستند که این سیاهچاله چقدر دور است. سیاهچاله سرگردان تازه کشف شده در فاصله 5000 سال نوری از ما، در بازوی مارپیچی Carina-Sagittarius کهکشان ما قرار دارد. با این حال، کشف آن به اخترشناسان اجازه می‌دهد تخمین بزنند که نزدیک‌ترین سیاه‌چاله با جرم ستاره‌ای به زمین ممکن است تا ۸۰ سال نوری از زمین فاصله داشته باشد.

در مقایسه، نزدیکترین ستاره “زنده” پروکسیما قنطورس است و 4 سال نوری از زمین فاصله دارد.

چند راه برای تشخیص سیاهچاله‌ها

از آنجایی که سیاهچاله‌ها به خودی خود نوری نمی‌تابانند، اخترشناسان معمولاً به دنبال تأثیر آنها بر روی ماده مرئی هستند. سیاه‌چاله‌هایی با جرم ستاره‌ای که قبل از این در کهکشان کشف شده‌اند، همگی قابل توجه هستند زیرا در منظومه‌های دوتایی قرار دارند. سیاهچاله‌ها ماده را از ستاره‌های همدم خود می‌کشند و ماده ورودی دیسکی را در اطراف سیاهچاله تشکیل می‌دهد. این قرص برافزایشی است که اخترشناسان معمولاً هنگام مطالعه سیاهچاله‌های با جرم ستاره‌ای می‌بینند.

در سال‌های اخیر، ستاره‌شناسان با تلسکوپ افق رویداد (EHT) نیز شروع به گرفتن تصاویری از سیاه‌چاله‌های کلان جرم کرده‌اند. آنها تاکنون دو مورد را مدیریت کرده‌اند. اولین مورد که در سال 2019 اعلام شد، سیاهچاله بسیار پرجرم را در کهکشان M87 در فاصله 55 میلیون سال نوری از زمین نشان می‌دهد. سپس، همین ماه گذشته (می 2022)، اخترشناسان EHT اولین تصویر مستقیم از سیاهچاله پرجرم در مرکز کهکشان راه شیری را اعلام کردند که حدود 28000 سال نوری از ما فاصله دارد.

به هر حال، تصاویر EHT خود سیاهچاله‌ها را نشان نمی‌دهند. سیاهچاله‌ها طبق تعریف سیاه هستند زیرا هیچ نوری نمی‌تواند از آنها فرار کند. بنابراین خود سیاهچاله‌ها نامرئی هستند. در عوض، تصاویر EHT چیزی را نشان می‌دهند که ستاره‌شناسان آن را «سایه» سیاه‌چاله می‌خوانند، حلقه‌ای درخشان که با خم شدن نور در گرانش شدید اطراف چاله شکل می‌گیرد.

سیاهچاله تنها با عدسی گرانشی پیدا شد

اما این سیاهچاله جدید سیستم همدمی ندارد و یک سیاهچاله کلان جرم نیست و بنابراین به اندازه کافی پرجرم نیست که توسط تیم EHT مشاهده شود. سیاهچاله کشف شده توسط هابل که توسط انفجار عظیمی که آن را ایجاد کرد از مدار خارج شد و در حین عبور از مقابل ستاره‌ای دورتر “دیده شد”. به این معنا که دانشمندان از لنز گرانشی – خم شدن نور یک جسم دور توسط یک جسم پرجرم در پیش زمینه – برای گرفتن شواهد خود استفاده کردند. دانشمندانی که این تشخیص را انجام دادند گفتند:

نور ستاره ای که در پشت سیاهچاله قرار داشت به طور لحظه‌ای با عبور سیاهچاله از مقابل آن روشن و منحرف شد. این یک اندازه‌گیری طولانی و پر زحمت بود که وضوح عالی تلسکوپ فضایی هابل برای آن مناسب است.

گرانش قدرتمند سیاهچاله اثر انگشت منحصر به فردی را بر روی انحراف نور ستارگان بر جای گذاشت و سایر کاندیدهای بالقوه عدسی گرانشی را حذف کرد.

رویداد عدسی 200 روز طول کشید

دانشمندان گفتند که مدت زمان رویداد عدسی به آنها کمک کرد تا آنها را متقاعد کنند که این شی یک سیاهچاله است و نه چیز دیگری:

گرانش بسیار شدید سیاهچاله مدت زمان رویداد عدسی را برای بیش از 200 روز طولانی می‌کند. همچنین، اگر جسم مداخله‌گر در عوض یک ستاره پیش‌زمینه باشد، باعث تغییر رنگ گذرا در نور ستاره می‌شود، زیرا نور ستاره‌های پیش‌زمینه و پس‌زمینه به‌طور لحظه‌ای با هم ترکیب می‌شوند. اما هیچ تغییر رنگی در رویداد سیاهچاله مشاهده نشد.

بنابراین “امضای” یک سیاهچاله در پیش زمینه در میان سایر رویدادهای میکرولنزینگ منحصر به فرد است.

دانشمندان همچنین اظهار داشتند که تلسکوپ فضایی هابل این اندازه‌گیری‌ها را بسیار دقیق انجام می‌دهد که آن را برای این رصد خاص بسیار مناسب می‌کند. در اطلاعیه Hubblesite.org اینگونه آمده است:

این معادل اندازه‌گیری قطر یک سکه 25 سنتی در لس آنجلس است که از شهر نیویورک دیده می‌شود.

آیا می‌تواند یک ستاره نوترونی باشد؟

کشف سیاهچاله توسط دو تیم در دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و موسسه علمی تلسکوپ فضایی در بالتیمور، مریلند انجام شد. جرم جسمی که آنها اندازه گیری کردند دارای جرمی بین 4.4 تا 1.6 خورشید است.

این محدوده به این معنی است که جسم می‌تواند یک ستاره نوترونی باشد. در این اطلاعیه به نقل از جسیکا لو از تیم UC Berkeley آمده است:

به همان اندازه که می‌خواهیم بگوییم این قطعا یک سیاهچاله است، باید همه گزینه‌های مجاز را گزارش کنیم. این شامل سیاهچاله‌های کم جرم و احتمالاً حتی یک ستاره نوترونی می‌شود.

در هر صورت، این شی اولین “بازمانده ستاره ای تاریک” است که به تنهایی در راه شیری سرگردان است. یک کشف وحشتناک!

این تصویردر سال ۲۰۱۷ از تلسکوپ فضایی هابل گرفته شده است که بر روی جسمی به نام MOA-11-191/OGLE-11-0462 متمرکز شده است. ستاره‌شناسان می‌گویند این جرم اولین سیاهچاله سرگردانی است که تا کنون در کهکشان خودمان کشف شده است. تصویر از ساهو و همکاران/ Phys.org.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Black hole – a lone ‘phantom’ – spotted via Hubble

Posted by Dave Adalian June 11, 2022

https://earthsky.org/space/lone-phantom-black-hole-roaming-milky-way/