کشف یک سیاهچاله متوسط چند میلیاردساله در قلب کهکشان راه شیری

انتشار خبر کشف یک سیاهچاله میان‌جرم بسیار کهن که قدمت آن به اندکی پس از مِهبانگ (بیگ‌بنگ) می‌رسد، بار دیگر توجه علاقمندان به نجوم و کیهان‌شناسی را به سیاهچاله‌ها و ماهیت اسرارآمیز آن‌ها جلب کرده است.

سیاهچاله‌ها اگر چه در یک نگاه کلی شبیه به یکدیگرند، اما واقعیت آن است که از جهات بسیاری از جمله نحوه پیدایش، به کلی با یکدیگر متفاوت هستند.

در یک نگاه کلی، سیاهچاله‌هایی در گیتی وجود دارند که تنها چند برابر خورشیدند و در عین حال، برخی سیاهچاله‌ها یعنی سیاهچاله‌های کلان‌جرم، میلیون‌ها و بلکه میلیاردها برابر خورشید جرم دارند.

در واقع سیاهچاله‌ها به خودی خود قابل مشاهده نیستند و ما می‌توانیم صرفا نشانه‌های وجود آن‌ها (از جمله پرتو ایکس یا گاما یا امواج رادیویی) را دریافت و آشکارسازی کنیم. با این حال، این‌ها تنها دلایل ما مبنی بر پذیرش وجود سیاهچاله در ناحیه‌ای مشخص از کیهان نیستند.

برای نمونه، دانشمندان از سال‌‌ها پیش با بررسی توده‌های گازی و ستارگانی که به دور مرکز کهکشان راه شیری در گردش‌اند دریافته‌اند که در آنجا باید جرمی بسیار متراکم وجود داشته باشد. جرمی که *Sgr A نام دارد و امروزه می‌دانیم که یک سیاهچاله نسبتا عظیم است و حدود ۴ میلیون برابر خورشید جرم دارد.

اینک دانشمندان با بررسی‌های طولانی، از وجود یک سیاهچاله میان‌جرم یا اصطلاحا سیاهچاله با جرم متوسط نیز در نزدیکی ابرسیاهچاله *Sgr A خبر داده‌اند.

این سیاهچاله‌های نادر و کمیاب یعنی سیاهچاله‌های میان‌جرم، کمی پس از مِهبانگ شکل گرفته‌اند و به عبارتی، “بذر” تشکیل سیاهچاله‌های کلان‌جرم به شمار می‌روند.

کیهان‌شناسان با بررسی یک خوشه‌ ستاره‌ای در مجاورت سیاهچاله کلان‌جرم مرکزی کهکشان ما، نشانه‌هایی از وجود یک سیاهچاله‌ میان‌جرم پیدا کردند. جالب آن که با وجود تلاش‌های تحقیقاتی گسترده تا کنون تنها حدود ده مورد از این سیاهچاله‌های میا‌ن‌جرم در سراسر گیتی پیدا شده است.

محققان در جریان بررسی خود متوجه شدند که ستارگان در خوشه ستاره‌ای IRS 13 به طور غیرمنتظره‌ای به صورت منظم حرکت می‌کنند، در حالی که انتظار می‌رفت ستارگان در این خوشه بدون نظم خاصی و به صورت پراکنده در حال حرکت باشند.

از این رو دانشمندان بر اساس مدل‌ها و محاسبات خود به این نتیجه رسیدند که این حرکات منظم مداری، نشانه‌ای از وجود یک نیروی مرکزی مانند یک سیاهچاله در مرکز این خوشه است که در فاصله ۰.۱ سال نوری از مرکز کهکشان ما واقع شده است.

البته این تنها شاهد و گواهی به شمار نمی‌رود که از وجود یک سیاهچاله میان‌جرم در این ناحیه از مرکز کهکشان راه‌شیری پرده‌ بر می‌دارد.

دانشمندان با مشاهدات مختلف در طیف‌‌های گوناگون به خصوص با کمک تلسکوپ بسیار بزرگ وی‌ال‌تی و همچنین تلسکوپ‌های آلما و چاندرا، به این نتیجه رسیده‌اند که در این نقطه از کهکشان ما اصولا باید یک سیاهچاله میان‌جرم وجود داشته باشد.

مشاهدات بر پایه پرتوهای ایکس نشان می‌دهند که گاز‌های یونیزه شده‌ با سرعت بیش از ۸۲۸ هزار کیلومتر‌بر ساعت به شکل حلقه در پیرامون این ناحیه مشکوک می‌چرخند و این امر، جز با فرض وجود چنین سیاهچاله‌ای به سادگی قابل توضیح نیست.

 

دانشمندان با بررسی‌های طولانی، از وجود یک سیاهچاله میان‌جرم یا اصطلاحا سیاهچاله با جرم متوسط در نزدیکی ابرسیاهچاله *SgrA خبر داده‌اند

 

آیا کهکشان ما دو سیاهچاله دارد؟

در پاسخ به این سوال باید پیش از هرچیز روشن کنیم که مقصودمان از سیاهچاله دقیقا چه نوع سیاهچاله‌ای است. اگر درباره سیاهچاله‌های کلان‌جرم صحبت می‌کنیم باید بگوییم که خیر. شواهد بسیاری حاکی از آنند که کهکشان ما تنها یک سیاهچاله عظیم در مرکز خود دارد که در فاصله حدود ۲۷هزار سال نوری از ما واقع شده و جرم آن در حدود ۴ میلیون برابر جرم خورشید است.

البته این به معنای آن نیست که همه کهکشان‌های گیتی در مرکز خود یک سیاهچاله دارند. مثال نقض آن، کهکشان 4C +37.11 در فاصله ۷۵۰ میلیون سال نوری از ماست که بر اساس محاسبات کیهان‌شناسان، دو سیاهچاله کلان‌جرم به جرم ۱۵ میلیارد برابر جرم خورشید دارد که در فاصله ۲۴ سال نوری از یکدیگر، هر ۳۰ هزار سال یکبار به دور هم می‌گردند و میلیون‌ها سال دیگر با هم ادغام می‌شوند.

اما درباره کهکشان خودمان، آن چه که مسلم است این است که کهکشان ما تنها یک سیاهچاله کلان‌جرم به نام *Sagittarius A دارد که البته با وجود عظمتش، در مقایسه با سیاهچاله‌های عظیم کهکشان یاد شده بسیار کوچک محسوب می‌شود.

اثبات وجود سیاهچاله کلان‌جرم در مرکز کهکشان راه شیری نیز از طریق مشابهی ممکن شده است. کیهان‌شناسان از مدت‌ها پیش، از اینکه ستاره‌ای به نام S2 که حدودا هر ۱۶ سال یکبار به دور مرکز کهکشان راه شیری می‌گردد و در نزدیک‌ترین حالت مدارش، به فاصله ۲۰ میلیارد کیلومتری سیاهچاله رسیده و با سرعت بیش از ۲۵ میلیون کیلومتربرساعت به مسیر خود ادامه می‌دهد آگاه بودند.

به گمان آن‌ها، برای توجیه مدار این ستاره هیچ توضیحی غیر از این نمی‌توانست وجود داشته باشد که در مرکز کهکشان راه شیری، یک سیاهچاله کلان‌جرم وجود دارد.

اما فراتر از مفهوم سیاهچاله ‌کلان‌جرم، اگر مقصودمان از سیاهچاله، سیاهچاله‌های ستاره‌ای و کوچک‌تر است باید یادآور شویم که بر اساس تخمین دانشمندان، دست‌کم صد میلیون سیاهچاله در کهکشان راه شیری وجود دارد.

به گفته کیهان‌شناسان این سیاهچاله‌ها، بقایای به جا مانده از ستارگان غول پیکری‌اند که عمر آن‌ها در یک انفجار ابرنواختری به پایان رسیده است. کهکشان ما در حدود صد میلیارد ستاره دارد و کیهان‌شناسان تخمین می‌زنند که از هر هزار ستاره، یکی به قدر کافی پرجرم است که تبدیل به سیاهچاله شود.

از این رو کهکشان راه شیری اصولا باید دست‌کم میزبان صد میلیون سیاهچاله باشد. اما مساله بر سر این است که تا کنون تنها چند ده سیاهچاله از این حدود صدمیلیون سیاهچاله کشف شده‌اند.

با وجود پیشرفت‌های خیره‌کننده و استفاده از تلسکوپ‌های فضایی بسیار قدرتمند مانند تلسکوپ‌فضایی جیمز‌وب، هنوز عدد مشخصی برای تخمین کهکشان‌های موجود در عالم وجود ندارد و بنابراین به سادگی نمی‌توان گفت که دقیقا چه تعداد سیاهچاله ‌کلان‌جرم در کل گیتی وجود دارد اما این میزان می‌تواند تقریبا به تعداد کهکشان‌های عالم، یعنی چه بسا حدود دو تریلیون باشد.