به گزارش مجله نجم
کهکشان راه شیری حاوی یک سیاهچاله عظیم تازه کشف شده است که در نزدیکی زمین کمین کرده است! این غول خفته توسط تلسکوپ فضایی گایا اروپایی کشف شد که حرکت میلیاردها ستاره در کهکشان ما را ردیابی می کند.
سیاهچاله هایی با جرم ستاره ای زمانی ایجاد می شوند که سوخت یک ستاره پرجرم تمام شود و سقوط کند. کشف جدید یک نقطه عطف است، زیرا نشان دهنده اولین بار است که یک سیاهچاله بزرگ با این منشا در نزدیکی زمین پیدا شده است.
این سیاهچاله با جرم ستاره ای که Gaia-BH3 نام دارد، 33 برابر جرم خورشید ماست. پرجرم ترین سیاهچاله قبلی که در کهکشان راه شیری یافت شد، سیاهچاله ای در دوتایی پرتو ایکس در صورت فلکی ماکیان (Cyg X-1) بود که جرم آن حدود 20 برابر خورشید است. متوسط سیاهچاله ستاره ای در کهکشان راه شیری حدود 10 برابر سنگین تر از خورشید است.
Gaia-BH3 تنها در فاصله 2000 سال نوری از زمین قرار دارد و این دومین سیاهچاله نزدیک به سیاره ما است که تاکنون کشف شده است. نزدیکترین سیاهچاله به زمین Gaia-BH1 (که توسط گایا نیز کشف شد) است که در فاصله 1560 سال نوری از زمین قرار دارد. جرم Gaia-BH1 حدود 9.6 برابر جرم خورشید است که آن را بسیار کوچکتر از این سیاهچاله تازه کشف شده می کند.
مربوط: نمایی جدید از سیاهچاله عظیم در قلب کهکشان راه شیری به یک ویژگی پنهان هیجان انگیز اشاره می کند (تصویر)
جورج سیبروک، دانشمند آزمایشگاه علوم فضایی مولارد در دانشگاه کالج لندن و یکی از اعضای وظیفه سیاه چاله گایا می گوید: «پیدا کردن گایا BH3 مانند لحظه ای در فیلم «ماتریکس» است که در آن نئو شروع به «دیدن» ماتریکس می کند. زور. او در بیانیه ای که به Space.com ارسال شده است، گفت. در مورد ما، «ماتریس» مجموعه ای از سیاهچاله های ستاره ای خفته در کهکشان ما است که قبل از کشف گایا از ما پنهان بودند.
سیبروک اضافه کرد که Gaia BH3 یک سرنخ مهم برای این گروه است، زیرا این سیاهچاله عظیم ترین سیاهچاله ستاره ای است که در کهکشان ما یافت شده است.
البته Gaia-BH3 در مقایسه با سیاهچاله بسیار پرجرم که بر قلب کهکشان راه شیری مسلط است کوچک است، Sagittarius A* (Sgr A*) که جرم آن 4.2 میلیون برابر خورشید است. سیاهچاله های پرجرم مانند Sgr A* نه با مرگ ستارگان پرجرم، بلکه از ادغام سیاهچاله های بزرگتر و بزرگتر به وجود می آیند.
یک سیاهچاله غول پیکر در خواب باعث شده است که یک ستاره همراهش تلوتلو بزند
همه سیاهچاله ها دارای یک مرز بیرونی به نام افق رویداد هستند که در آن نقطه سرعت فرار سیاهچاله از سرعت نور بیشتر می شود. این بدان معناست که افق رویداد یک سطح تله‌انداز نور یک طرفه است که هیچ اطلاعاتی نمی‌تواند از آن خارج شود.
در نتیجه، سیاه‌چاله‌ها نور ساطع یا بازتاب نمی‌کنند، به این معنی که تنها زمانی می‌توان آنها را دید که توسط موادی احاطه شوند که به تدریج از آنها تغذیه می‌کنند. گاهی اوقات، این به معنای سیاه چاله ای در یک سیستم دوتایی است که مواد را از یک ستاره همراه بیرون می کشد و دیسکی از گاز و غبار را در اطراف آن تشکیل می دهد.
تأثیر گرانشی عظیم سیاه‌چاله‌ها نیروهای جزر و مدی شدیدی را در این ماده اطراف ایجاد می‌کند و باعث می‌شود که همراه با موادی که از بین می‌روند و مصرف می‌شوند، درخشان بدرخشد و اشعه ایکس ساطع کند. علاوه بر این، موادی که از سیاهچاله تغذیه نمی‌شوند، می‌توانند به قطب‌های آن هدایت شوند و سپس به شکل فواره‌هایی با سرعت نزدیک به نور آزاد شوند که با گسیل نور همراه هستند.
تمام این انتشارات نور می تواند به ستاره شناسان اجازه دهد تا سیاهچاله ها را رصد کنند. سوال این است: چگونه می توان سیاهچاله های “خفته” را که از گاز و غبار اطراف خود تغذیه نمی کنند شناسایی کرد؟ به عنوان مثال، اگر یک سیاهچاله با جرم ستاره ای یک ستاره همراه داشته باشد، اما این دو به قدری از هم جدا باشند که سیاهچاله نتواند ماده ستاره ای را از شریک دوتایی خود بگیرد، چه؟
در چنین مواردی، سیاهچاله و ستاره همراه آن به دور نقطه ای می چرخند که مرکز جرم منظومه را نشان می دهد. زمانی که به دور یک ستاره همدم نور مانند ستاره دیگر یا حتی یک سیاره می چرخد، این موضوع نیز صادق است.
چرخش به دور مرکز جرم منجر به نوسانی در حرکت ستاره می شود، چیزی که ستاره شناسان می بینند. از آنجایی که گایا در اندازه‌گیری دقیق حرکت ستارگان مهارت دارد، ابزاری عالی برای دیدن این لرزش است.
گروه ضربت سیاه چاله گایا به جستجوی نوسانات عجیبی پرداخت که با حضور ستاره یا سیاره دیگری قابل توضیح نیست و به همراهی سنگین تر، شاید یک سیاهچاله اشاره می کند.
این تیم با تمرکز بر روی یک ستاره غول پیکر باستانی در صورت فلکی آکویلا، واقع در فاصله 1926 سال نوری از زمین، تلوتلویی را در مسیر ستاره پیدا کردند. این نوسان نشان می دهد که ستاره در یک حرکت مداری با یک سیاهچاله بی اثر با جرم فوق العاده بالا قفل شده است. آنها با فاصله بین خورشید و نپتون در وسیع ترین فاصله و بین ستاره ما و مشتری در نزدیکترین فاصله از یکدیگر جدا می شوند.
پاسکوال پانوزو، محقق ارشد مرکز ملی تحقیقات علمی در رصدخانه پاریس در فرانسه، در بیانیه‌ای گفت: «این یک کرگدن واقعی است». “این نوعی از کشفی است که شما یک بار در زندگی تحقیقاتی خود انجام می دهید. تا به حال، سیاهچاله هایی با این اندازه تنها در کهکشان های دوردست از طریق همکاری LIGO-Virgo-KAGRA به لطف رصد امواج گرانشی کشف شده اند.”
مربوط: امواج گرانشی چیست؟
به لطف حساسیت گایا، گروه ضربت سیاه چاله همچنین توانست محدودیت هایی را بر روی جرم گایا-BH3 اعمال کند و دریافت که جرم 33 خورشیدی دارد.
تزیوی مازی، دانشمند و عضو همکاری گایا در دانشگاه تل آویو، گفت: “گایا-BH3 اولین سیاهچاله ای است که می توانیم جرم آن را با دقت زیادی اندازه گیری کنیم.” جرم این جسم 30 برابر بیشتر از جرم خورشید ما است، که نمونه‌ای از تخمین‌هایی است که ما از جرم سیاهچالههای بسیار دور مشاهده شده از طریق آزمایش‌های امواج گرانشی داریم. اندازه‌گیری‌های گایا اولین شواهد غیرقابل انکار را ارائه می‌کند [stellar-mass] سیاهچاله‌هایی به این بزرگی وجود دارند.»
با این حال، سیستم Gaia-BH3 بیش از مجاورت با زمین و جرم سیاهچاله آن باید برای دانشمندان بسیار مورد توجه باشد.
ستاره این منظومه یک ستاره فرعی است که تقریباً پنج برابر خورشید و 15 برابر درخشانتر است، اگرچه سردتر و چگالی آن از ستاره ما کمتر است. ستاره همدم Gaia-BH3 عمدتاً از هیدروژن و هلیوم، دو سبک‌ترین عنصر در جهان، تشکیل شده است و فاقد عناصر سنگین‌تری است که ستاره‌شناسان (تا حدودی گیج‌کننده) آنها را «فلزات» می‌نامند.
این واقعیت که این ستاره “فقیر فلزی” است نشان می دهد که ستاره ای که سقوط کرد و برای تشکیل گایا-BH3 از بین رفت، عناصر سنگین تری نیز نداشت. انتظار می رود ستاره های فقیر از فلز در طول زندگی خود جرم بیشتری نسبت به همتایان غنی از فلز خود از دست بدهند، بنابراین دانشمندان نمی توانند جرم کافی برای تولد سیاهچاله ها را حفظ کنند. Gaia-BH3 نشان دهنده اولین نشانه است که ستارگان فقیر از فلز واقعاً می توانند این کار را انجام دهند.
سیبروک در پایان گفت: «انتظار می‌رود انتشار داده‌های بعدی گایا حاوی داده‌های بیشتری باشد که به ما کمک می‌کند تا بیشتر آرایه را ببینیم و بفهمیم سیاهچالههای ستاره‌ای خفته چگونه شکل می‌گیرند».
تحقیقات این تیم امروز (16 آوریل) در مجله Astronomy & Astrophysics منتشر شد.
