شناسایی یک سیاه‌چاله‌ی هیولایی پنهان در همسایگی کهکشانی ما!

اخترشناسان شواهد قانع‌کننده‌ای برای نزدیک‌ترین سیاه‌چاله‌ی ابرجرم شناخته‌شده در خارج از راه شیری پیدا کرده‌اند. این سیاه‌چاله‌ی عظیم در ابر ماژلانی بزرگ (LMC)، یکی از نزدیک‌ترین همسایگان کهکشانی ما، قرار دارد.

این کشف با ردیابی دقیق حرکت ۲۱ ستاره واقع در حاشیه‌ی راه شیری انجام شد. این ستارگان با چنان سرعتی حرکت می‌کنند که در نهایت از کشش گرانشی راه شیری و هر کهکشان نزدیک دیگری فرار خواهند کرد. چنین ستارگانی به عنوان ستارگان “فراسرعتی” شناخته می‌شوند.

محققان با تجزیه‌و‌تحلیل مسیرهای حرکت آن‌ها، درست مانند دانشمندان پزشکی قانونی که مسیر گلوله را ردیابی می‌کنند، توانستند منشأ آن‌ها را تعیین کنند. حدود نیمی از ستارگان توسط سیاه‌چاله‌ی ابرجرم در مرکز راه شیری به بیرون پرتاب شده بودند. اما بقیه، ظاهراً توسط منبع دیگری پرتاب شده‌اند: یک سیاه‌چاله‌ی ابرجرم که قبلاً شناسایی نشده بود در ابر ماژلانی بزرگ!

جسی هان از مرکز اخترفیزیک | هاروارد و اسمیتسونیان (CfA)، که رهبری این مطالعه‌ی جدید را بر عهده داشت، گفت:

شگفت‌انگیز است که متوجه شویم یک سیاه‌چاله‌ی ابرجرم دیگر درست در نزدیکی ما، از نظر کیهانی، وجود دارد. سیاه‌چاله‌ها آنقدر مرموز هستند که این یکی تقریباً تمام این مدت زیر بینی ما بوده است!

استفاده از داده‌های گایا

محققان این سیاه‌چاله‌ی مخفی را با استفاده از داده‌های مأموریت گایا آژانس فضایی اروپا، ماهواره‌ای که بیش از یک میلیارد ستاره را در سراسر راه شیری با دقت بی‌سابقه‌ای ردیابی کرده است، پیدا کردند. آن‌ها همچنین از درک بهبود‌یافته‌ی مدار LMC در اطراف راه شیری که اخیراً توسط محققان دیگر به دست آمده بود، استفاده کردند.

کریم البدری، نویسنده‌ی همکار از کلتک در پاسادنا، کالیفرنیا، گفت:

ما می‌دانستیم که این ستارگان فراسرعتی مدتی است که وجود دارند، اما گایا داده‌هایی را به ما داده است که برای فهمیدن اینکه واقعاً از کجا آمده‌اند، به آن‌ها نیاز داریم. با ترکیب این داده‌ها با مدل‌های نظری جدید خود برای نحوه‌ی حرکت این ستارگان، این کشف قابل توجه را انجام دادیم.

ستارگان فراسرعتی زمانی ایجاد می‌شوند که یک سیستم ستاره‌ای دوتایی بیش از حد به یک سیاه‌چاله‌ی ابرجرم نزدیک شود. کشش گرانشی شدید از سیاه‌چاله، دو ستاره را از هم جدا کرده و یکی از ستارگان را در یک مدار نزدیک به دور خود اسیر می‌کند. در همین حال، ستاره‌ی یتیم دیگر با سرعت‌هایی فراتر از چند میلیون مایل در ساعت به بیرون پرتاب می‌شود – و یک ستاره‌ی فراسرعتی متولد می‌شود.

بخش مهمی از تحقیقات این تیم، پیش‌بینی مدل نظری آن‌ها بود که یک سیاه‌چاله‌ی ابرجرم در LMC به دلیل نحوه‌ی حرکت LMC در اطراف راه شیری، خوشه‌ای از ستارگان فراسرعتی را در گوشه‌ای از راه شیری ایجاد می‌کند. ستارگانی که در امتداد جهت حرکت LMC پرتاب می‌شوند، باید سرعت اضافی دریافت کنند. در واقع، داده‌های آن‌ها وجود چنین خوشه‌ای را نشان داد.

حذف توضیحات دیگر

این تیم دریافت که خواص ستارگان فراسرعتی را نمی‌توان با مکانیسم‌های دیگر، مانند پرتاب ستارگان زمانی که همدم‌هایشان تحت انفجار ابرنواختری قرار می‌گیرند، یا پرتاب ستارگان توسط مکانیسمی مانند آنچه در بالا برای یک سیستم ستاره‌ای دوتایی توضیح داده شد، اما بدون دخالت یک سیاه‌چاله‌ی ابرجرم، توضیح داد.

اسکات لوچینی، نویسنده‌ی همکار از CfA، گفت:

تنها توضیحی که می‌توانیم برای این داده‌ها ارائه دهیم، وجود یک سیاه‌چاله‌ی هیولایی در کهکشان همسایه‌ی ما است. بنابراین در همسایگی کیهانی ما، فقط سیاه‌چاله‌ی ابرجرم راه شیری نیست که ستارگان را از کهکشان خود بیرون می‌کند.

این تیم با استفاده از سرعت ستارگان و تعداد نسبی ستارگانی که توسط سیاه‌چاله‌های ابرجرم LMC و راه شیری پرتاب شده‌اند، جرم سیاه‌چاله‌ی LMC را حدود ۶۰۰,۰۰۰ برابر جرم خورشید تعیین کرد. برای مقایسه، سیاه‌چاله‌ی ابرجرم در راه شیری حدود ۴ میلیون جرم خورشیدی دارد. در جاهای دیگر جهان، سیاه‌چاله‌های ابرجرمی با میلیاردها برابر جرم خورشید وجود دارند.

منبع: Scitechdaily