یک جفت سیاهچاله بسیار پرجرم ممکن است در عرض 3 سال با هم برخورد کنند!!

عکسی از شبیه‌سازی ادغام سیاهچاله‌ها. (گوددارد ناسا)

رفتار عجیب یک کهکشان در فاصله یک بیلیون سال نوری نشان می‌دهد که ممکن است یکی از مورد انتظارترین رویدادها در نجوم مدرن باشد.

نوسانات نور از مرکز کهکشان SDSS J1430+2303 به طرز مشکوکی شبیه یک جفت سیاهچاله کلان پرجرم با جرم ترکیبی حدود 200 میلیون خورشید هستند که برای برخورد قریب‌الوقوع با یکدیگر قرار دارند.

“قریب الوقوع” در اصطلاح کیهانی اغلب می‌تواند برای تمام عمر ادامه یابد. خوشبختانه در این مورد، اخترشناسان پیش‌بینی می‌کنند که اگر این سیگنال واقعاً نتیجه سیاهچاله‌های پرجرم باشد، ظرف سه سال آینده ادغام خواهند شد.

شاید بهترین عکس ما برای دیدن برخورد دو سیاهچاله کلان پرجرم باشد… اما هنوز به طور قطع نمی‌دانیم که آیا این همان چیزی است که در قلب J1429+2303 در حال وقوع است یا خیر. دانشمندان توصیه می‌کنند که به تماشای کهکشان عجیب ادامه دهیم تا ببینیم آیا می‌توان آن را به طور قطعی شناسایی کرد یا خیر.

اولین تشخیص برخورد سیاهچاله‌ها در سال 2015، عصر جدید جسورانه‌ای را برای نجوم آغاز کرد. از آن زمان، به لطف امواج گرانشی که این رویدادهای عظیم در فضا-زمان موج می‌زند، ردیابی‌های بسیار بیشتری انجام شده است.

تا به امروز، تقریباً همه این ادغام‌ها جفت‌های دوتایی سیاه‌چاله‌ها با جرمی قابل مقایسه با ستاره‌های منفرد بوده‌اند. دلیل بسیار خوبی برای این وجود دارد. LIGO و Virgo، ابزارهای امواج گرانشی که مسئول تشخیص هستند، برای این محدوده جرمی طراحی شده‌اند.

موج‌های سنگین‌تر ایجاد شده توسط الهام‌بخش و برخورد ابرسیاهچاله‌های پرجرم، در محدوده میلیون‌ها تا بیلیونها برابر جرم خورشید، برای رصدخانه‌های کنونی ما در محدوده فرکانسی بسیار پایین هستند.

با این حال، ادغام یک جفت سیاهچاله بسیار پرجرم می‌تواند یک چیز عجیب و غریب برای مشاهده باشد. حتی بدون آشکارساز قادر به سنجش امواج گرانشی فرکانس پایین، دانشمندان انتظار دارند که طغیان عظیمی از نور را در سراسر طیف مشاهده کنند.

داده‌های جمع‌آوری‌شده در آن طغیان می‌تواند چیزهای زیادی در مورد نحوه انجام این رویدادها به ما بگوید. ما کاملاً مطمئن نیستیم که ابرسیاهچاله‌های پرجرم چقدر بزرگ می‌شوند، اما چند سرنخ وجود دارد که نشان می‌دهد یک مکانیسم ادغام دوتایی است.

ما می‌دانیم که کهکشان‌ها دارای سیاهچاله‌های بسیار پرجرم در مرکز خود هستند و ما نه تنها برخورد جفتها و گروههای کهکشان را مشاهده کرده‌ایم، بلکه ابرسیاهچاله‌های پرجرم را مشاهده کرده‌ایم که در مدارهای متقابل و در حال فروپاشی در مراکز این کهکشانهای پس از ادغام به دور یکدیگر می‌چرخند. اینها از نوسانات نور ساطع شده از مرکز این کهکشانها، در مقیاس‌های زمانی منظم استنباط می‌شوند که یک مدار را نشان می‌دهند.

این امر ما را به J1430+2303 برمی‌گرداند. در اوایل سال جاری، تیمی از ستاره شناسان به رهبری نینگ جیانگ از دانشگاه علم و صنعت چین مقاله‌ای را در سرور پیش چاپ arXiv آپلود کردند که در آن رفتار واقعا عجیبی را توصیف می‌کرد. در طی یک دوره سه ساله، نوسانات هسته کهکشانی کوتاهتر و کوتاهتر شد، از یک دوره زمانی حدوداً یک ساله، به تنها یک ماه کاهش یافت.

با این حال، کاملاً مشخص نیست که آنچه در قلب J1430+2303 اتفاق می‌افتد، نتیجه یک سیاهچاله دوتایی است. هسته‌های کهکشانی مکان‌های عجیبی هستند، سیگنال‌هایی را به بیرون پرتاب می‌کنند که تفسیر آنها دشوار است، به این معنی که ممکن است چیز دیگری باعث تغییر در قلب J1430+2303 شود.

اخترشناسان برای تلاش برای رسیدن به اصل موضوع، به طول موج های پرتو ایکس روی آوردند. تیمی به رهبری لیمینگ دو از دانشگاه گوانگژو در چین با استفاده از داده‌های طیف وسیعی از رصدخانه‌های پرتو ایکس، که یک دوره زمانی 200 روزه را پوشش می‌دهند، تلاش کرده‌اند نشانه‌های پرانرژی را شناسایی کنند که ما انتظار داریم در یک ابرسیاه‌چاله پرجرم دوتایی در یک مدار در حال فروپاشی نزدیک ببینیم.

آنها تغییراتی را در نور پرتو ایکس ساطع شده از کهکشان و همچنین نوعی انتشار مرتبط با سقوط آهن در سیاهچاله مشاهده کردند که تیم با سطح اطمینان 99.96 درصد از دو ابزار مختلف تشخیص داد. این تابش را می‌توان با ابرسیاهچاله‌های دوتایی پرجرم مرتبط دانست. با این حال، تیم نتوانست ویژگی‌های «تفنگ سیگاری» را که یک دوتایی سیاه‌چاله را تأیید می‌کند، اندازه‌گیری کند.

تجزیه و تحلیل مشاهدات رادیویی منتشر شده در ماه جولای نیز بی نتیجه بود. بنابراین به نظر می‌رسد که ما هنوز 100 درصد در مورد آنچه اتفاق می‌افتد که با J1430+2303 مطمئن نیستیم.

چیزی که می‌توانیم با اطمینان بیان کنیم این است که به نظر می‌رسد اتفاق بسیار عجیبی در مرکز کهکشان در حال رخ دادن است. مهمتر از همه، این یک رمز و راز و بسیار آبدار است. به نظر می‌رسد J1430+2303 توجه دقیقتر و دقیقتری را ایجاب می‌کند، چه این یک سیاهچاله دوتایی بسیار پرجرم در آستانه برخورد باشد یا نه.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

A Pair of Supermassive Black Holes Could Be Fated to Collide Within 3 Years

ByMICHELLE STARR29 August 2022

https://www.sciencealert.com/a-pair-of-supermassive-black-holes-could-be-fated-to-collide-within-3-years