غولی که از خانه رانده شد

* یک گروه بین‌المللی از دانشمندان با بهره از تلسکوپ فضایی هابل ناسا یک ابرسیاهچاله (سیاهچاله‌ی ابرپرجرم) را یافته‌اند که از مرکز کهکشان دوردست ۳سی۱۸۶ به بیرون رانده شده و دلیل آن هم به احتمال بسیار، نیروی امواج گرانشی بوده است. این نخستین بار است که اخترشناسان یک ابرسیاهچاله را در چنین فاصله‌ی دوری از مرکز کهکشان میزبانش می یابند.

کهکشان ۳سی۱۸۶ که دستاورد ادغام دو کهکشان برخوردی است. اختروش آن که مانند ستاره‌ای می‌درخشد در مرکز تصویر دیده می‌شود.

در گذشته سیاهچاله‌های گریزان دیگری هم یافته شده بودند ولی نه این همه دور از خانه [۱]. جرم این ابرسیاهچاله یک میلیارد برابر جرم خورشید است. استفانو بیانکی، نویسنده‌ی اصلی این پژوهش از دانشگاه رُما تره در ایتالیا می‌گوید: «به برآورد ما، پرتاب شدن این ابرسیاهچاله نیاز به انرژی‌ای هم‌ارز انفجار همزمانِ ۱۰۰ میلیون ابرنواختر داشته است.»

عکس‌های تلسکوپ هابل نخستین سرنخ‌ از نامعمول بودنِ کهکشان ۳سی۱۸۶ که ۸ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد را به دانشمندان داد. عکس‌های این کهکشان وجود یک اختروش درخشان (نشانه‌ی پرانرژی یک سیاهچاله‌ی فعال) را در جایی دور از هسته‌ی کهکشان آشکار کرد. مارکو کیابرگه، رهبر پژوهشگران و پژوهشگر بنیاد علمی تلسکوپ فضایی در آمریکا می گوید: «سیاهچاله‌ها [ابرسیاهچاله‌ها-م] در مرکز کهکشان‌ها جای دارند، از همین رو دیدن یک اختروش در جایی بیرون از مرکز یک کهکشان مایه‌ی شگفتی است.»

محاسبه‌ی این پژوهشگران نشان می دهد که این سیاهچاله تاکنون ۳۵۰۰۰ سال نوری از مرکز دور شده است، یعنی از فاصله‌ی میان خورشید تا مرکز کهکشان راه شیری هم بیشتر؛ و همچنین دارد به سرعت ۷.۵ میلیون کیلومتر بر ساعت به راه خود ادامه می‌دهد [۲]. با چنین سرعتی، مسیر میان زمین تا ماه را می‌توان در سه دقیقه پیمود.

اگرچه توضیح‌های احتمالی دیگر را نمی‌توان کنار گذاشت، ولی پذیرفتنی‌ترین سرچشمه‌ی انرژی پیشران اینست که این ابرسیاهچاله لگدی از امواج گرانشی‌ای خورده بوده که در پی ادغام دو ابرسیاهچاله‌ی جدا در مرکز کهکشان میزبان آن پدید آمده بودند [۳]. دنباله‌های کشندی کمانی-شکلی که توسط این دانشمندان شناسایی شده و دستاورد کشمکش گرانشی میان دو کهکشان برخوردی است، از این نظریه پشتیبانی می‌کنند.

بر پایه‌ی نظریه‌ی این دانشمندان، ۱ تا ۲ میلیارد سال پیش دو کهکشان که هر یک دارای ابرسیاهچاله‌ای در مرکزشان بودند، با یکدیگر ادغام شدند و یک کهکشان بیضیگون درست کردند. سیاهچاله‌های مرکزی دو کهکشانِ نخست در مرکز کهکشان تازه به طور مارپیچ به گرد یکدیگر نزدیک شدند و در این چرخش، امواج گرانشی پدید آوردند که مانند آب یک آبپاش چرخان، در فضا پخش می‌شد [۴]. از آنجایی که جرم و نرخ چرخش دو سیاهچاله با هم برابر نبود، امواج گرانشی گسیلیده از آنها در یک راستا نیرومندتر از راستای دیگر بود. سرانجام با به هم پیوستن دو سیاهچاله، گسیلش ناهمسانگرد امواج گرانشی لگدی پدید آورد که تک-سیاهچاله‌ی به وجود آمده را از مرکز کهکشان به بیرون پرتاب کرد.

۱) برهم‌کنش دو کهکشان به ادغام آنها می‌انجامد و ابرسیاهچاله‌های مرکزشان به سوی هم کشیده می‌شوند.۲) با نزدیک شدن دو ابرسیاهچاله به هم، چرخش به گرد هم را آغاز می‌کنند، فرایندی که به تابش امواج گرانشی نیرومند می‌انجامد.۳) دو ابرسیاهچاله با گسیل امواج گرانشی و از دست دادن انرژی گرانشی، به هم نزدیک و نزدیک‌تر می‌شوند تا سرانجام به هم می پیوندند.۴) اگر جرم و سرعت چرخش دو ابرسیاهچاله بابر نباشد، امواج گرانشی که در یک راستا می‌گسیلند از راستاهای دیگر نیرومندتر می‌شود. سرانجام با برخورد دو ابرسیاهچاله، دیگ موج گرانشی تولید نمی‌کنند و تک-ابرسیاهچاله‌ی پدید آمده در خلاف جهت نیرومندترین امواج گرانشی پس زده شده و از کهکشان میزبان به بیرون پرتاب می‌شود.

استفانو بیانکی درباره‌ی اهمیت این کشف می‌گوید: «اگر نظریه‌ی ما درست باشد، این مشاهدات شواهد نیرومندی از این هستند که ابرسیاهاله‌ها هم در عمل می‌توانند با هم ادغام شوند. تا پیش از این، شواهدی از برخورد و ادغام سیاهچاله‌های ستاره‌وار در دست داشتیم، ولی فرآیندی که مهارکننده و سامان‌بخش ابرسیاهچاله‌هاست پیچیده‌تر است و هنوز به طور کامل شناخته نشده.»

این پژوهشگران شانس آورده‌اند که این رویداد یگانه را شناسایی کرده‌اند زیرا همه‌ی ادغام‌های سیاهچاله‌ای امواج گرانشی نامتوازنی که یکی از آنها را از کهکشان بیرون بیاندازد تولید نمی‌کنند. آنها اکنون می‌خواهند وقت بیشتری برای رصد با هابل گرفته و به جز آن، از آرایه‌ی بزرگ میلیمتری/زیرمیلیمتری آتاکاما (آلما) و تاسیسات دیگر نیز کمک بگیرند تا سرعت این سیاهچاله و قرص گاز پیرامونش را با دقت بیشتری بسنجند تا به آگاهی‌های بیشتری درباره‌ی سرشت این جرم کمیاب دست بیابند.

-------------------------------------------------------

یادداشت‌ها:

۱] خوانده بودید: * دو کهکشان جنگیدند، یک سیاهچاله آواره شد

۲] از آنجایی که سیاهچاله‌ها را نمی‌توان به طور مستقیم دید، جرم و سرعت ابرسیاهچاله را از راه بررسی‌های طیفی گازهای پیرامونشان تعیین می کنند.

۳] امواج گرانشی که نخستین بار توسط آلبرت اینشتین پیش‌بینی شده بودند، چین و شکن‌هایی در فضا هستند که توسط اجرام بزرگ و شتابدار پدید می‌آیند. این امواج مانند دایره‌های هم‌مرکزی که در اثر افتادن یک سنگ به درون یک ابگیر درست شده، به بیرون گسترده می‌شوند. در سال ۲۰۱۶، رصدخانه‌ی تداخل‌سنج لیزری امواج گرانشی (لیگو) به اخترشناسان کمک کرد تا وجود امواج گرانشی را اثبات کنند؛ امواجی که این رصدخانه دریافت کرد از به هم پیوستن دو سیاهچاله‌ی ستاره‌وار سرچشمه گرفته بود که هر یک چندین برابر خورشید جرم داشتند.

۴] سیاهچاله‌ها با گذشت زمان، به دلیل از دست دادن انرژی گرانشی از راه گسیل امواج گرانشی، به هم نزدیک و نزدیک‌تر می‌شوند.

--------------------------------------------

به تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

واژه نامه:

NASA - ESA - Hubble Space Telescope - supermassive black hole - galaxy - 3C186 - gravitational wave - black hole - Sun - supernova - Stefano Bianchi - Roma Tre University - Italy - quasar - galactic core - Marco Chiaberge - AURA - Space Telescope Science Institute - USA - Milky Way - Earth - Moon - elliptical galaxy - lawn sprinkler - anisotropic - galactic centre - stellar-mass black hole - Atacama Large Millimeter/submillimeter Array - ALMA - spectroscopic - Albert Einstein - Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory - LIGO

منبع: spacetelescope

خلاصه برگردان: یک ستاره در هفت آسمان