سیاهچاله‌های میان‌جرم با بلعیدن پیوسته‌ی ستارگان خوشه‌های متراکم رشد می‌کنند

۹ اردیبهشت ۱۴۰۱ | ۱۳:۰۰ ۹ اردیبهشت ۱۴۰۱ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۲ دقیقه
طرحی گرافیکی از فرآیند ازهم‌پاشیدگی (اسپاگتی شدن) یک ستاره توسط سیاهچاله‌ی نزدیک

دانشمندان دریافته‌اند که سیاهچاله‌های گریزان میان‌جرم ​​می‌توانند از طریق فرآیند ادغام شدن با ستاره‌های در حال رشد در داخل خوشه‌های ستاره‌ای متراکم، شکل بگیرند.

کیهان بسیار پیچیده و شگفت‌انگیز است. در نمونه‌ای جدید، «رصدخانه‌ی پرتو ایکس چاندرا» (Chandra X-ray Observatory) ناسا سیاهچاله‌هایی با جرم متوسط ​​پیدا کرده است که با جدا شدن و مصرف هزاران ستاره در بیش از ده‌ها کهکشان در حال رشد هستند. یافته‌ها نشان می‌دهد که سیاهچاله‌های عظیم می‌توانند در هر زمانی از تاریخ کیهان شکل بگیرند.

در این بررسی علمی که نتایج آن ۲۰ آوریل (۳۱ فروردین) در «استروفیزیکال ژورنال» (Atrophysical Journal) منتشر شده است، چاندرا ۲۹ کهکشان را شناسایی کرد که نشانه‌های پرتو ایکس قوی دارند که از خوشه‌های ستاره‌ای هسته‌ایسرچشمه می‌گیرند. این خوشه‌های پرجمعیت در مرکز بسیاری از کهکشان‌های کوچک‌تر و متوسط ​​هستند،.

سیاهچاله‌ها هنگامی که از موادی مانند گاز خارج شده از یک ستاره تغذیه می‌کنند، اشعه یا پرتو ایکس تولید می‌کنند. در حقیقت گاز در حال سقوط برای مصرف شدن، یک دیسک برافزایشی مارپیچی را پیرامون سیاهچاله تشکیل می‌دهد و اصطکاک در دیسک باعث می‌شود گاز تا میلیون‌ها درجه داغ شود و پرتوهای ایکس ساطع کند.

این مطالعه که توسط ستاره‌شناس «ویوین بالداسار» (Vivienne Baldassare) از دانشگاه ایالتی واشنگتن انجام شد، به این نتیجه رسید که خوشه‌های ستاره‌ای هسته‌ای می‌توانند زادگاه سیاهچاله‌های میان‌جرم ​​(IMBHs) باشند.

فرآیندی که یا از طریق برخوردهای متعدد ستارگان پرجرم یا توسط یک ستاره‌ی عظیم که به‌صورت ابرنواختر منفجر می‌شود و یک سیاهچاله‌ی جرم-ستاره‌ای را تشکیل می‌دهد، صورت می‌گیرد. سپس این سیاهچاله به‌عنوان بذر اولیه برای یک سیاهچاله با جرم متوسط ​​(IMBH) عمل می‌کند تا جرمی عظیم از طریق «رشد فرار» تشکیل شود و طی آن، ستارگان همسایه را خرد و مصرف کند.

تصویر هابل از یک کهکشان دارای سیاهچاله‌ی میان‌جرم

تصویر هابل از یک کهکشان دارای سیاهچاله‌ی میان‌جرم
Credit: X-ray: NASA/CXC/Washington State Univ./V. Baldassare et al.; Optical: NASA/ESA/STScI

بالداسار گفت: «بسیاری از نظریه‌ها برای شکل‌گیری این نوع سیاهچاله‌ها بر شرایطی تکیه می‌کنند که فقط در اوایل جهان یافت می‌شوند. اما ما می‌خواستیم نظریه‌ی دیگری را آزمایش کنیم که می‌گوید آن‌ها می‌توانند حتی در سراسر عمر کیهان در این خوشه‌های ستاره‌ای واقعا چگال شکل بگیرند.»

نتایج نشان می‌دهد که اگر تفاوت سرعت ستارگان مختلف در خوشه بیش از مقدار معینی باشد، می‌توانند چنین شرایطی را ایجاد کنند. این شرایط منجر به واپاشی گرانشی خوشه می‌شود و ستارگان و سیاهچاله‌های جرم ستاره‌ای به مرکز فرو می‌روند و فرآیند ادغام شکل می‌گیرد که سپس از طریق رشد فرار، باعث ایجاد یک سیاهچاله‌ی جرم متوسط می‌شوند.

بر اساس داده‌های تلسکوپ فضایی چاندرا هم خوشه‌های ستاره‌ای هسته‌ای که این معیار اختلاف سرعت ستاره‌ها را برآورده می‌کنند، دو برابر بیشتر از خوشه‌های دیگر میزبان سیاه‌چاله‌های با جرم متوسط ​​در حال رشد هستند و بنابراین این نظریه را تأیید می‌کند.

کهکشان راه شیری ما یک سیاهچاله‌ی بسیار پرجرم و یک خوشه‌ی ستاره‌ای هسته‌ای دارد، اما هنوز مشخص نیست که آیا ارتباطی بین این دو وجود دارد یا خیر. در مقیاس وسیع‌تر، این پرسش هم که آیا سیاهچاله‌های جرم متوسط به سیاهچاله های کلان‌جرم ارتباطی دارند، بی‌پاسخ مانده است.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از فرآیند ازهم‌پاشیدگی (اسپاگتی شدن) یک ستاره توسط سیاهچاله‌ی نزدیک
Credit: ESA/Hubble, M. Kornmesser

منبع: Space

برچسب‌ها :
دیدگاه شما