کشف یک سیاهچاله هنگام بلعیدن ستاره

بر اساس پژوهش جدیدی که روز ۱۰ نوامبر در مجله نیچر استرونومی منتشر شد، یک سیاهچاله متوسط ​​که در یک کهکشان کوتوله پنهان شده بود، زمانی خود را نشان داد که ستاره‌ایی  به فاصله بسیار نزدیک را بلعید.

این کشف امکان تعیین جرم  سیاهچاله را فراهم کرده است. همچنین می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا نحوه تعامل سیاهچاله‌ها و کهکشان‌ها را بهتر درک کنند.

نابودی ستاره که به عنوان رویداد اختلال کشندی یا TDE شناخته می‌شود، منجر به شراره‌ای از تابش  شد که برای مدت کوتاهی تمام روشنایی ستاره‌ای کهکشان کوتوله را تحت الشعاع قرار داد. این کهکشان کوتوله با نام j ۱۵۲۱۲۰.۰۷+۱۴۰۴۱۰.۵ شناخته می‌شود و ۸۵۰ میلیون سال نوری از ما فاصله دارد.

رویداد اختلال کشندی یا اختلال جزر و مدی  زمانی رخ می‌دهد که یک ستاره به فاصله بسیار نزدیک به یک سیاهچاله برسد و گرانش قدرتمند سیاهچاله با ایجاد نیروی کششی موجب از بین رفتن ستاره شود. در اثر این رخداد که تقریبا هر ۱۰ هزار سال یک بار در هر کهکشان رخ می‌دهد، پرتوی قدرتمندی از جنس پرتوی ایکس ساطع می‌شود که می‌توان با تلسکوپ آن را مشاهده کرد.

اخترشناسان این شراره را با "آزمایش ابرنواختر جوان" (YSE) که یک بررسی بین‌المللی برای شناسایی انفجار‌های کیهانی و رویداد‌های اخترفیزیکی گذرا است، ثبت کردند.

آن‌ها اولین نشانه‌های نور را هنگامی که سیاهچاله شروع به بلعیدن ستاره کرد، به لطف اطلاعات YSE مشاهده کردند. زمان وقوع این رویداد‌ها به محاسبه جرم مرکز سیاهچاله کمک می‌کند؛ بنابراین ثبت این لحظه اولیه برای درک اینکه سیاهچاله چقدر بزرگ است، بسیار مهم بود.

سپس دانشمندان از تلسکوپ فضایی هابل ناسا برای مشاهده تاثیرات بعدی استفاده کردند. همانطور که در تصویر مشاهده می‌شود، دوربین فرابنفش فضاپیمای هابل، حلقه‌ای از ستاره‌ها را مشاهده کرد که در اطراف هسته کهکشان شکل می‌گرفتند.

رامیرز-روئیز و برنا موکلر از دانشگاه کالیفرنیا سانتا کروز، اولین کسانی بودند که این رویکرد را که تاکنون فقط برای سیاهچاله‌های کلان جرم مؤثر بوده است، پیشنهاد کردند.

شارلوت آنگوس نویسنده ارشد این مطالعه گفت: این شراره فوق‌العاده سریع بود، اما از آنجایی که  اطلاعات اولیه زیادی در مورد این رویداد به ما داد، ما توانستیم با استفاده از آن، جرم سیاه‌چاله را مشخص کنیم.

سیاه‌چاله‌های واقع در مرکز کهکشان‌های کوتوله اغلب با تکنیک‌های سنتی شکار سیاه‌چاله‌ها که به دنبال تغذیه فعال سیاه‌چاله‌ها هستند، قابل مشاهده نیستند. در نتیجه، تنها مشخص شده است که درصد کمی از کهکشان‌های کوتوله حاوی سیاه‌چاله‌هایی با جرم متوسط ​​هستند.

 

رایان فولی یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه که به برنامه‌ریزی بررسی YSE کمک کرده است، توضیح داد که این کشف، هیجان گسترده‌ای ایجاد کرده است، زیرا رویداد‌های اختلال کشندی همچنان به یافتن سیاه‌چاله‌های متوسط بیشتر ​در کهکشان‌های کوتوله ساکت کمک می‌کنند.

علاوه بر این، به گفته شارلوت آنگوس، یافته‌های این گروه پژوهشی می‌تواند به عنوان پایه‌ای برای پژوهش‌های آینده در مورد سیاه‌چاله‌های متوسط ​​باشد.

وی توضیح داد: ما می‌توانیم از ویژگی‌های خود شراره برای درک بهتر این گروه گریزان از سیاه‌چاله‌های متوسط که می‌توانند اکثر سیاه‌چاله‌های مرکز کهکشان‌ها را شامل شوند، استفاده کنیم.

آیا بلعیدن ستاره‌ها و کهکشان‌های کوتوله می‌تواند کلید رشد فوق‌العاده سیاه‌چاله‌ها باشد؟

تمام کهکشان‌های غول پیکر از جمله کهکشان راه شیری، در مرکز خود سیاه‌چاله‌های کلان جرم یا ابرسیاه‌چاله دارند. این هیولا‌های عظیم با جرم میلیون‌ها یا میلیارد‌ها برابر خورشید ممکن است از سیاه‌چاله‌های کوچک‌تر یا متوسط با جرم‌هایی بین ده‌ها هزار تا میلیون‌ها جرم خورشید ایجاد شده باشند.

طبق یک نظریه، کیهان اولیه با چندین کهکشان کوتوله کوچک پر شده بود که حاوی سیاه‌چاله‌هایی با جرم متوسط ​​بودند. این کهکشان‌های کوتوله در طول زمان با کهکشان‌های بزرگ‌تر ادغام شده یا بلعیده می‌شوند و هر ادغام باعث افزایش جرم مرکز کهکشان می‌شود. در نهایت، این فرآیند ادغام سیاه‌چاله‌های عظیمی را که امروز می‌بینیم منجر شده‌اند.

چگونگی شکل‌گیری ابرسیاه‌چاله‌ها یکی از بزرگترین راز‌های بی‌پاسخ نجوم است

ویوین بالداسار، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه ایالتی واشنگتن می‌گوید: یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌های بی‌پاسخ در نجوم در حال حاضر چگونگی تشکیل سیاه‌چاله‌های کلان جرم یا همان ابرسیاه‌چاله‌ها است.

اگر سیاهچاله‌های متوسط ​​بیشتری با رویداد‌های اختلال کشندی کشف شوند، این سوال که ابرسیاهچاله‌ها چگونه پدیدار می‌شوند، ممکن است حل شود. این مطالعه ممکن است ما را کمی به این پاسخ نزدیکتر کرده باشد.

این پژوهش بر اساس داده‌های رصدخانه‌های سراسر جهان، از جمله رصدخانه "دبلیو ام کک" (W. M. Keck) در هاوایی، تلسکوپ نوری نوردیک

()، رصدخانه لیک UC، تلسکوپ فضایی هابل ناسا، رصدخانه بین‌المللی جمینی (Gemini)، رصدخانه پالومار (Palomar) و رصدخانه پان-استارس (Pan-) در هالیاکالا انجام شد.

رایان فولی یکی دیگر از نویسندگان این مطالعه که به برنامه‌ریزی بررسی YSE کمک کرده است، توضیح داد که این کشف، هیجان گسترده‌ای ایجاد کرده است، زیرا رویداد‌های اختلال کشندی همچنان به یافتن سیاهچاله‌های متوسط بیشتر ​در کهکشان‌های کوتوله ساکت کمک می‌کنند.

علاوه بر این، به گفته شارلوت آنگوس، یافته‌های این گروه پژوهشی می‌تواند به عنوان پایه‌ای برای پژوهش‌های آینده در مورد سیاهچاله‌های متوسط ​​باشد.

وی توضیح داد: ما می‌توانیم از ویژگی‌های خود شراره برای درک بهتر این گروه گریزان از سیاه‌چاله‌های متوسط که می‌توانند اکثر سیاهچاله‌های مرکز کهکشان‌ها را شامل شوند، استفاده کنیم.

آیا بلعیدن ستاره‌ها و کهکشان‌های کوتوله می‌تواند کلید رشد فوق‌العاده سیاهچاله‌ها باشد؟

تمام کهکشان‌های غول پیکر از جمله کهکشان راه شیری، در مرکز خود سیاهچاله‌های کلان جرم یا ابرسیاهچاله دارند. این هیولا‌های عظیم با جرم میلیون‌ها یا میلیارد‌ها برابر خورشید ممکن است از سیاهچاله‌های کوچک‌تر یا متوسط با جرم‌هایی بین ده‌ها هزار تا میلیون‌ها جرم خورشید ایجاد شده باشند.

طبق یک نظریه، کیهان اولیه با چندین کهکشان کوتوله کوچک پر شده بود که حاوی سیاهچاله‌هایی با جرم متوسط ​​بودند. این کهکشان‌های کوتوله در طول زمان با کهکشان‌های بزرگ‌تر ادغام شده یا بلعیده می‌شوند و هر ادغام باعث افزایش جرم مرکز کهکشان می‌شود. در نهایت، این فرآیند ادغام سیاهچاله‌های عظیمی را که امروز می‌بینیم منجر شده‌اند.چگونگی شکل‌گیری ابرسیاهچاله‌ها یکی از بزرگترین راز‌های بی‌پاسخ نجوم است.

ویوین بالداسار، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه ایالتی واشنگتن می‌گوید: یکی از بزرگ‌ترین پرسش‌های بی‌پاسخ در نجوم در حال حاضر چگونگی تشکیل سیاه‌چاله‌های کلان جرم یا همان ابرسیاهچاله‌ها است.

اگر سیاهچاله‌های متوسط ​​بیشتری با رویداد‌های اختلال کشندی کشف شوند، این سوال که ابرسیاهچاله‌ها چگونه پدیدار می‌شوند، ممکن است حل شود. این مطالعه ممکن است ما را کمی به این پاسخ نزدیکتر کرده باشد.

این پژوهش بر اساس داده‌های رصدخانه‌های سراسر جهان، از جمله رصدخانه "دبلیو ام کک" (W. M. Keck) در هاوایی، تلسکوپ نوری نوردیک ()، رصدخانه لیک UC، تلسکوپ فضایی هابل ناسا، رصدخانه بین‌المللی جمینی (Gemini)، رصدخانه پالومار (Palomar) و رصدخانه پان-استارس (Pan-) در هالیاکالا انجام شد.

باشگاه خبرنگاران جوان علمی پزشکی فناوری