کشف کوچک‌ترین سیاه‌چاله کهکشان در یک سیستم دوتایی مرموز

به گزارش خبرنگار گروه علم و فناوری خبرگزاری برنا؛ ستاره‌ای که به شکلی عجیب در فضا حرکت می‌کند، شاید نشانه‌ای از یکی از پرجستجوترین اجرام کهکشانی باشد. 

حدود ۵،۸۲۵ سال نوری از زمین، ستاره‌ای به نام "غول سرخ" مشاهده شده که به نظر می‌رسد در یک رقص آرام مداری با یک همراه دوتایی قرار دارد. مشکل اینجاست که از جایی که باید این همراه دوتایی باشد، هیچ نوری به چشم نمی‌خورد.

جالب‌تر اینکه بر اساس رفتار این غول سرخ، گروهی از ستاره‌شناسان به سرپرستی سونگ وانگ از آکادمی علوم چین محاسبه کرده‌اند که جرم این جسم نامرئی تنها ۳.۶ برابر جرم خورشید است. فقط یک چیز می‌تواند باشد: یک سیاه‌چاله، آن هم با ابعادی کوچک که دقیقاً در میان شکاف جرمی مرموزی قرار گرفته است که به عنوان "شکاف جرم‌های پایین" شناخته می‌شود.

این سیاه‌چاله که G۳۴۲۵ نام دارد، ممکن است چیز‌های زیادی درباره سیاه‌چاله‌های کوچک به ما بیاموزد.

محققان در مقاله خود نوشتند: "کشف نادر G۳۴۲۵ مدرکی برای وجود سیاه‌چاله‌های موجود در شکاف جرمی در سامانه‌های دوتایی بدون تعامل ارائه می‌دهد، که تشخیص آن از طریق تابش پرتو ایکس دشوار است. مهم‌تر اینکه، مدار دایره‌ای گسترده و شگفت‌انگیز آن، نظریه‌های فعلی در مورد تکامل دوتایی و انفجار ابرنواختر را به چالش می‌کشد. "

سیاه‌چاله‌ها در پیوستاری از اجرام فوق چگال قرار دارند که از هسته‌های باقی‌مانده ستارگان مرده پس از سوختن کامل و فروپاشی تحت گرانش به وجود می‌آیند. کوتوله‌های سفید از ستارگانی تا حدود هشت برابر جرم خورشید تشکیل می‌شوند و حداکثر جرم آنها حدود ۱.۴ برابر جرم خورشید است.

اجرام سنگین‌تر به چگالی بیشتری دست می‌یابند؛ اینها همان ستارگان نوترونی هستند که تا حدود ۲.۳ برابر جرم خورشید می‌توانند داشته باشند.

سیاه‌چاله‌های پرجرم‌تر از ۲.۳ برابر جرم خورشید، طبق مدل‌های فعلی ما، دیگر نمی‌توانند فشار داخلی گرانش را تحمل کنند و باید به‌طور کامل فروپاشی کرده و یک سیاه‌چاله تشکیل دهند.

این همان جایی است که شکاف جرم به وجود می‌آید. تعداد بسیار کمی از سیاه‌چاله‌ها با جرم‌های کمتر از ۵ برابر جرم خورشید شناسایی شده‌اند. یا ما در پیدا کردن آنها بسیار ضعیف هستیم، یا چیزی مانع از تشکیل آنها می‌شود.

به نظر می‌رسد احتمال اول، یعنی ضعف در پیدا کردن آنها، کاملاً دور از ذهن نیست. مگر اینکه آنها به‌طور فعال در حال رشد باشند، که این فرآیند منجر به تولید تابش‌های ایکس از موادی می‌شود که تحت تأثیر جاذبه سیاه‌چاله به دور آن می‌چرخند، پیدا کردن سیاه‌چاله‌ها بسیار دشوار است. سیاه‌چاله‌ها می‌توانند تأثیراتی بر اطراف خود داشته باشند، اما هرچه کوچک‌تر باشند، این تأثیرات نیز کمتر محسوس می‌شوند.

ماموریت گایا از آژانس فضایی اروپا، ابزاری عالی برای پیدا کردن ناپیدا‌ها به ما ارائه می‌دهد. این ماموریت طولانی‌مدت در حال نقشه‌برداری سه‌بعدی از کهکشان راه شیری است و حرکات و سرعت ستارگان را رصد می‌کند. این بدان معناست که وقتی یک ستاره به نظر می‌رسد که در رقص با "هیچ" باشد، می‌توانیم از نزدیک‌تر نگاه کنیم تا ببینیم آیا چیزی آنجا هست یا نه.

این دقیقاً همان چیزی است که وانگ و تیمش را به G۳۴۲۵ هدایت کرد. آنها از طیف‌سنجی تلسکوپ رصدخانه بزرگ چند شیئی آکادمی علوم چین استفاده کردند تا تغییرات نور ستاره را در حالی که به دور مرکز ثقل دوتایی مشترک خود می‌چرخد بررسی کنند و از داده‌های گایا برای بررسی حرکات ستارگان در فضا استفاده کردند.

برآورد شده که جرم ستاره غول سرخ در G۳۴۲۵ حدود ۲.۷ برابر جرم خورشید است. حرکت آن نشان می‌دهد که در یک مدار نسبتاً گسترده قرار دارد و حدود ۸۸۰ روز طول می‌کشد تا به دور یک جسم با جرم تقریبی ۳.۶ برابر جرم خورشید بگردد.

مدار این سیستم طبق مدل‌های تیم، بسیار دایره‌ای است. سیاه‌چاله‌های دیگر با جرم ستاره‌ای در سامانه‌های دوتایی معمولاً دارای مدار‌های بیضوی هستند. مدار دایره‌ای به این معنی است که این دوتایی برای مدت طولانی پایدار و بدون اختلال بوده است؛ این موضوع با فهم فعلی ما از سیاه‌چاله‌های دوتایی همخوانی ندارد، زیرا ابرنواختری که سیاه‌چاله را ایجاد می‌کند معمولاً باعث اختلال زیادی می‌شود و ممکن است سیاه‌چاله را از مدار خارج یا با سرعت بالا در سراسر فضا پرتاب کند.

G۳۴۲۵ سوالاتی را مطرح می‌کند. اما ممکن است پاسخ‌هایی نیز در خود داشته باشد. بهترین راه برای یافتن این پاسخ‌ها، یافتن سیاه‌چاله‌های کم‌جرم بیشتری در سراسر کهکشان است و استفاده از داده‌های آماری برای کشف راه‌های مختلف تشکیل سیاه‌چاله‌ها بر اساس یافته‌ها.

محققان بیان کردند: "مشاهدات طیف‌سنجی و آستروفتیکی در آینده ممکن است به کشف جمعیتی از سیاه‌چاله‌های دوتایی کم‌جرم با پارامتر‌های مختلف کمک کند و بینش‌های عمیقی در مورد شکل‌ گیری و تکامل سامانه‌های دوتایی فراهم کند. "

این تحقیق در نشریه Nature منتشر شده است.

انتهای پیام/