یک جفت سیاهچاله کلان پرجرم محکوم به فنا و نزدیکترین برخوردی که تاکنون دیده شده است!!

تصور هنری ادغام کهکشان در مرحله آخر و دو سیاهچاله مرکزی تازه کشف شده آن را نشان می‌دهد. سیاهچاله‌های دوتایی نزدیکترین سیاهچاله‌هایی هستند که تا به حال در طول‌موج‌های متعدد مشاهده شده‌اند. اعتبار: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)؛ M. Weiss، NRAO/AUI/NSF

اخترشناسان دو جالوت شبح‌وار را در مسیر دیداری فاجعه‌بار مشاهده کرده‌اند. اخترشناسان در 9 ژانویه در نشست انجمن نجوم آمریکا در سیاتل و در مقاله‌ای که در The Astrophysical Journal Letters منتشر شد، اعلام کردند که جفت‌سیاه‌چاله‌های جدید کشف شده نزدیک به برخورد هستند که تاکنون دیده شده است.

در حالی که از نظر کیهان‌شناسی با فاصله 750 سال نوری از هم نزدیک به هم هستند، سیاهچاله‌های پرجرم تا چند صد میلیون سال ادغام نخواهند شد. در این میان، اکتشاف اخترشناسان تخمین بهتری از تعداد سیاهچاله‌های کلان پرجرم نیز در حال برخورد در کیهان ارائه می‌دهد.

این افزایش شمارش سر به دانشمندان کمک می‌کند تا به موج‌های شدید سراسر جهان در فضا-زمان گوش دهند که به عنوان امواج گرانشی شناخته می‌شوند که بزرگ‌ترین آنها محصول سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم هستند که نزدیک به برخورد پس از ادغام کهکشان‌ها هستند. تشخیص آن پس‌زمینه موج گرانشی، تخمینهای تعداد کهکشان‌هایی که در تاریخ جهان با هم برخورد کرده‌اند و ادغام شده‌اند را بهبود می‌بخشد.

کیارا مینگارلی، یکی از نویسندگان این مطالعه، دانشمند پژوهشی در مرکز محاسباتی انستیتو فلاتیرون اخترفیزیک در شهر نیویورک می‌گوید فاصله کوتاه بین سیاه‌چاله‌های تازه کشف‌شده «بسیار نزدیک به حدی است که ما می‌توانیم تشخیص دهیم، به همین دلیل است که این بسیار هیجان‌انگیز است».

به دلیل جدایی کوچک بین سیاهچاله‌ها، اخترشناسان تنها با ترکیب رصدهای بسیاری از هفت تلسکوپ، از جمله تلسکوپ فضایی هابل ناسا، توانستند بین این دو جرم تمایز قائل شوند. (اگرچه سیاهچاله‌های کلان پرجرم مستقیماً از طریق تلسکوپ نوری قابل مشاهده نیستند، اما آنها توسط دسته‌های درخشانی از ستارگان درخشان و گاز گرمی احاطه شده‌اند که توسط کشش گرانشی آنها به داخل کشیده می‌شوند.

ستاره‌شناسان هنگامی که شروع به جستجو کردند، این جفت را به سرعت پیدا کردند، به این معنی که سیاهچاله‌های کلان پرجرم نزدیک به هم «احتمالاً رایجتر از آن چیزی هستند که ما فکر می‌کنیم، با توجه به اینکه ما این دو را پیدا کردیم و برای یافتن آنها لازم نبود خیلی دور بگردیم».

سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم تازه شناسایی شده در ترکیبی از دو کهکشان زندگی می‌کنند که در فاصله 480 میلیون سال نوری از زمین با هم برخورد کرده‌اند. سیاهچاله‌های غول‌پیکر در قلب اکثر کهکشان‌ها زندگی می‌کنند و با بلعیدن گازهای اطراف، غبار، ستاره‌ها و حتی دیگر سیاهچاله‌ها بزرگتر می‌شوند. دو سیاهچاله کلان پرجرم شناسایی شده در این مطالعه، وزن‌های سنگین واقعی هستند: جرم آنها 200 میلیون و 125 میلیون برابر خورشید ماست.

سیاهچاله‌ها با برخورد کهکشان‌های میزبان آنها به یکدیگر برخورد کردند. در نهایت آنها شروع به چرخیدن به دور یکدیگر خواهند کرد، در حالی که با عبور گاز و ستارگان از بین دو سیاهچاله و ربودن انرژی مداری، مدار سفت می‌شود. در نهایت سیاه‌چاله‌ها قبل از برخورد با یکدیگر و تشکیل یک سیاه‌چاله به اندازه بزرگ، شروع به تولید امواج گرانشی بسیار قوی‌تر از امواج گرانشی خواهند کرد که قبلاً شناسایی شده‌اند.

مشاهدات قبلی کهکشان‌های در حال ادغام، تنها یک سیاه‌چاله بسیار پرجرم را می‌دید: از آنجایی که این دو جرم بسیار نزدیک به هم هستند، دانشمندان نمی‌توانستند با استفاده از یک تلسکوپ به طور قطعی آنها را از هم تشخیص دهند. بررسی جدید که توسط مایکل جی کوس از Eureka Scientific در اوکلند، کالیفرنیا انجام شد، 12 رصد انجام شده روی هفت تلسکوپ روی زمین و در مدار را ترکیب کرد. اگرچه هیچ رصد واحدی برای تأیید وجود آنها کافی نبود، داده‌های ترکیبی به طور قطعی دو سیاهچاله متمایز را نشان دادند.

مشاهدات تلسکوپ دو سیاهچاله کلان جرم تازه کشف شده در مسیر برخورد. کهکشان میزبان آنها، سمت چپ، ترکیبی از دو کهکشان است که با هم برخورد کرده‌اند. کادر صورتی محل سیاهچاله‌های کلان جرم را نشان می‌دهد. رصد دقیق این جفت، درست، دو سیاهچاله (نقطه سفید) متمایز را نشان می‌دهد که تنها 750 سال نوری از هم فاصله دارند. اعتبار: M.J. Koss et al.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Doomed pair of supermassive black holes the closest to collision ever seen

by Thomas Sumner, Simons Foundation JANUARY 10, 2023

https://phys.org/news/2023-01-doomed-pair-supermassive-black-holes.html