نزدیک‌ترین سیاهچاله‌ی کشف‌شده به زمین تک‌شاخ لقب گرفت

۸ اردیبهشت ۱۴۰۰ | ۱۱:۱۱ ۱۰ اردیبهشت ۱۴۰۰ زمان مورد نیاز برای مطالعه: ۴ دقیقه
طرحی گرافیکی از سیاهچاله‌ی تک‌شاخ و غول سرخ همدم آن

دانشمندان با بررسی داده‌های تلسکوپ‌های زمینی و ماهواره‌ی تس موفق شدند یکی از کوچکترین و نزدیک‌ترین سیاهچاله‌ها به زمین را کشف کنند.

پژوهشگران به این سیاهچاله‌ی تازه کشف شده لقب «تک‌شاخ» (Unicorn) لقب داده‌اند زیرا از یک سو بسیار نادر است و از سوی دیگر در صورت فلکی «تک‌شاخ» (Monoceros) قرار گرفته است.

«تاریندو جایاسینگ» (Tharindu Jayasinghe) دانشجوی دکتری دانشگاه ایالتی اوهایو و نویسنده‌ی این مقاله که ۲۱ آوریل (۱ اردیبهشت) در نشریه‌ی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شد، نگاه دوباره به داده‌ها را عامل تشخیص این سیاهچاله‌ی کوچک می‌داند.

ویژگی‌های سیاهچاله‌ی تک‌شاخ

سیاهچاله‌ی تک‌شاخ (اسب شاخدار) تقریبا سه برابر خورشید جرم دارد که برای یک سیاهچاله بسیار کم است. شمار اندکی از سیاهچاله‌ها با این جرم در جهان کشف شده‌اند. این سیاهچاله در فاصله‌ی ۱۵۰۰ سال نوری با زمین درون کهکشان راه شیری قرار گرفته و با وجود آنکه یکی از نزدیک‌ترین سیاهچاله‌ها است، اما تا زمانی که جایاسینگ آن را تجزیه‌وتحلیل نکرد، اساسا از دید پنهان بود.

به‌نظر می‌رسد که سیاهچاله همدم یک ستاره‌ی غول سرخ است و این دو توسط گرانش در کنار هم قرار دارند. دانشمندان نمی‌توانند سیاهچاله‌ها را ببینند زیرا این اجرام اساسا تاریک هستند و نه تنها از نظر دیداری بلکه برای ابزارهایی که ستاره‌شناسان با کمک آن‌ها نور و دیگر طول موج‌ها را اندازه می‌گیرند هم تاریک هستند.

در این حالت ستاره‌ی همدم سیاهچاله قابل رصد است. این ستاره پس از تجزیه‌وتحلیل متفاوت داده‌های سیستم‌های تلسکوپی شامل «تلسکوپ کِلت» (KELT)، ASAS و «ماهواره نقشه‌بردار فراخورشیدی گذران» ناسا که به دنبال سیاره‌های فراخورشیدی است، کشف شد.

هنگامی که پژوهشگران داده‌ها را تجزیه‌وتحلیل کردند دریافتند که به‌نظر چیزی در حال چرخش پیرامون غول سرخ است و باعث می‌شود که شدت و شکل نور ستاره در نقاط مختلف اطراف مدار تغییر کند و این یعنی جرمی در حال کشیدن غول سرخ و تغییر شکل آن است.

طرحی گرافیکی از اعوجاج جزر و مدی یک سیاره بر ستاره‌ی مادر خود

طرحی گرافیکی از اثر جزر و مدی یک سیاره و اعوجاج ستاره‌ی مادر خود
Credit: Brian Jackson, Planetary Science Lab

این اثر کششی که اعوجاج جزر و مدی نامیده می‌شود به معنای آن است که چیزی روی ستاره اثر می‌گذارد. یک گزینه‌ی احتمالی سیاهچاله بود اما چنین سیاهچاله‌ای باید کوچک و کمتر از ۵ برابر جرم خورشید باشد. محدوده‌ای که دانشمندان آن را شکاف جرمی (Mass Gap) می‌نامند و تنها اخیرا تأیید کردند که سیاهچاله‌ها می‌توانند در این بازه‌ی جرمی هم وجود داشته باشند.

«کریس استنک» (Kris Stanek) همکار این مطالعه و استاد نجوم دانشگاه اوهایو گفت: «وقتی به روش متفاوتی به داده‌ها نگاه کنید چیزهای گوناگونی پیدا می‌کنید. تاریندو به همان چیزی نگاه کرد که افراد زیادی نگاه کرده بودند و به جای اینکه احتمال وجود یک سیاهچاله را رد کند با خود اندیشید که اگر جرم همدم واقعا یک سیاهچاله باشد، چه می‌شود؟»

ساده‌ترین توضیح این است که این جرم یک سیاهچاله باشد و در این‌باره ساده‌ترین توضیح، محتمل‌ترین هم هست. اعوجاج جزر و مدی توسط نیروی یک همدم پنهان یعنی سیاهچاله ایجاد می‌شود. «تاد تامپسون» (Todd Thompson) همکار این مطالعه خاطرنشان کرد: «همان‌طور که گرانش ماه بر آب اقیانوس‌های زمین اثر می‌گذارد و باعث می‌شود دریاها به سمت ماه بالا بیایند و از آن دور شوند، سیاهچاله هم ستاره را مانند توپ فوتبال با یک محور بلندتر از دیگری، دچار اعوجاج می‌کند.»

سرعت غول سرخ، دوره‌ی مداری و روشی که نیروی جزر و مدی باعث اعوجاج آن می‌شود، نشان‌دهنده‌ی یک سیاهچاله است و بر اساس آن می‌توان نتیجه گرفت که این سیاهچاله که از نزدیک‌ترین سیاهچاله‌ها به زمین است، جرمی سه برابر خورشید دارد.

کشف سیاهچاله‌های کوچک

در طول یک دهه‌ی گذشته ستاره‌شناسان و اخترفیزیکدانان تعجب می‌کردند که چرا این سیاهچاله‌ها را نمی‌یابند و آیا سیستم‌ها و رویکردهای مورد استفاده‌ی آن‌ها برای یافتن این نوع سیاهچاله‌ها کافی نبوده یا واقعا وجود نداشتند؟

حدود ۱۸ ماه پیش بود که بسیاری از اعضای این تیم تحقیقاتی از دانشگاه اوهایو به سرپرستی تامپسون مقاله‌ای علمی در نشریه‌ی Science منتشر کردند و شواهد محکمی درباره‌ی وجود این نوع سیاهچاله‌ها ارائه دادند. این کشف باعث شد تا جیاسینگ و دیگران در اوهایو و در سراسر جهان به‌طور جدی در جست‌وجوی سیاهچاله‌های کوچک‌تر باشند و این ارزیابی آن‌ها را به سمت کشف سیاهچاله‌ی تک‌شاخ سوق داد.

یافتن و مطالعه‌ی سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی در کهکشان ما برای ستاره‌شناسان بسیار مهم است، زیرا اطلاعاتی درباره‌ی شیوه‌ی شکل‌گیری و مرگ ستاره‌ها فراهم می‌کند. اما یافتن و مطالعه‌ی سیاهچاله‌ها تقریبا دشوار است زیرا سیاهچاله‌های منفرد آن نوع پرتو ایکس که دیگر اجرام در فضا گسیل می‌کنند، ندارند و برای تجهیزات علمی، از نظر الکترومغناطیسی ساکت و تاریک هستند. بیشتر سیاهچاله‌های شناخته شده به دلیل برهم‌کنش آن‌ها با یک ستاره‌ی همدم کشف شده‌اند که پرتو ایکس قابل شناسایی گسیل کرده است.

در سال‌های اخیر آزمایش‌های گسترده‌ای برای تعیین مکان سیاهچاله‌های کوچکتر آغاز شده است و تامپسون انتظار دارد که در آینده سیاهچاله‌های بیشتری در بازه‌ی «شکاف جرمی» کشف شود. او افزود: «من فکر می‌کنم واقعا به این سمت می‌رویم که مشخص شود چه تعداد سیاهچاله‌های کم‌جرم، چه تعداد سیاهچاله‌های متوسط و چه تعداد سیاهچاله‌های پرجرم وجود دارند. زیرا هر بار که یک نمونه پیدا می‌کنیم، سرنخی می‌دهد که کدام ستاره‌ها فرومی‌ریزند، کدام منفجر می‌شوند و کدام در میانه قرار دارند.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از سیاهچاله‌ی تک‌شاخ و غول سرخ همدم آن

Credit: Ohio State illustration by Lauren Fanfer

منبع: SciTechDaily

برچسب‌ها :
دیدگاه شما