در جستجوی هیولای گمشده

این تصویرِ پیوندیِ خوشه‌ی کهکشانی آبل ۲۲۶۱ دربردارنده‌ی داده‌های نوری تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ سوباروی ژاپن، و داده‌های پرتو ایکس رصدخانه‌ی چاندرا است. داده‌های نوری کهکشان‌های درون و پس‌زمینه‌ی خوشه را نشان می‌دهند و داده‌های پرتو ایکس هم گاز داغ (رنگ صورتی) فراگیر در خوشه را. در میانه‌ی چارچوب، کهکشان بزرگ و بیضیگونِ مرکزی خوشه را می‌بینیم.- این تصویر در اندازه‌ی بزرگ‌تر

گمان می‌رود ابرسیاهچاله‌ها (سیاهچاله‌های ابرپرجرم یا کلان‌جرم) در قلب بیشتر کهکشان‌ها لانه دارند. برای نمونه، راه شیری خودمان هم سیاهچاله‌ای به جرم ۴ میلیون برابر خورشید در دلش دارد، و ابرسیاهچاله‌ی کهکشان ام۸۷ (تنها سیاهچاله‌ای که تاکنون به طور مستقیم تصویربرداری شده) که جرم هنگفتش به ۲.۴ میلیارد جرم خورشیدی می‌رسد.

کهکشان بزرگ مرکز خوشه‌ی کهکشانی  آبل ۲۲۶۱، که حدود ۲.۷ میلیارد سال نوری از زمین دور است، باید ابرسیاهچاله‌ای از این هم بزرگ‌تر را در دلش داشته باشد- هیولای نورآشامی که اخترشناسان جرم آن را بر پایه‌ی جرم کهکشانش، ۳ تا ۱۰۰ میلیارد برابر خورشید برآورد کرده‌اند. ولی این جرم شگفت‌انگیز تا به امروز از شناسایی شدن پرهیز کرده است.

برای نمونه، پژوهشگران با بهره از داده‌هایی که رصدخانه‌ی فضایی پرتو ایکس چاندرای ناسا در ۱۹۹۹ و ۲۰۰۴ گرد آورده بود به جستجوی گسیلش‌های پرتو ایکس از مرکز این کهکشان پرداختند. پرتوهای ایکس یک شناسه‌ی احتمالی برای سیاهچاله‌ها هستند: مواد با سرازیر شدن به سوی یک سیاهچاله شتاب گرفته و به اندازه‌ای داغ می‌شوند که انبوهی از پرتوهای ایکس پرانرژی می‌گسیلند. ولی این جستجو ناکام ماند.

اکنون در پژوهشی تازه، جستجویی ژرف‌تر برای پرتوهای ایکسِ این کهکشان در داده‌های سال ۲۰۱۸ چاندرا انجام شده. و این تلاشِ تازه تنها محدود به مرکز کهکشان نیست، بلکه این احتمال هم در نظر گرفته شده که شاید سیاهچاله پس از یک برهمکنش و ادغام کهکشانی غول‌آسا، به سوی پس‌کرانه‌های کهکشان پرتاب شده.

هنگامی که سیاهچاله‌ها و دیگر اجرام بزرگ با هم برخورد می‌کنند، چین‌هایی در بافت فضازمان می‌اندازند که موج گرانشی نام دارند. اگر این امواجِ گسیلیده، در همه‌ی جهت ها متقارن نباشند، می‌توانند ابرسیاهچاله‌ی ادغام شده را از مرکزِ کهکشانِ تازه بزرگ شده بیرون برانند.

این گونه سیاهچاله‌های "لگد خورده" جانورانی کاملا انگاره‌ای (فرضی) هستند؛ هیچ کس تاکنون به طور قطع نمونه‌ای از آنها را ندیده. در حقیقت، چنان چه مقام‌های ناسا درباره‌ی این پژوهش تازه نوشته‌اند: «نمی‌دانیم ابرسیاهچاله‌ها اصلا به اندازه‌ی کافی به هم نزدیک می‌شوند که موج گرانشی پدید بیاورند و ادغام شوند یا نه؛ تاکنون اخترشناسان تنها ادغام سیاهچاله‌های بسیار کوچک‌تر را تایید کرده‌اند.»

آنها افزوده‌اند: «شناسایی ابرسیاهچاله‌های لگد خورده به دانشمندان در بهره‌گیری و ساختن رصدخانه‌هایی برای جستجوی امواج گرانشیِ ناشی از ادغام ابرسیاهچاله‌ها نیرو می‌دهد.»

پژوهشگران می‌گویند کهکشان مرکزی آبل ۲۲۶۱ جای خوبی برای شکار چنین جانوری است زیرا چندین نشانه‌ی احتمالی برای یک ادغام چشمگیر را دارد. برای نمونه، رصدهای تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ زمینی سوبارو نشان می‌دهند که هسته‌ی آن، منطقه‌ای با بیشترین انباشتِ ستاره، بسیار بزرگ‌تر از چیزی‌ست که برای کهکشانی به این اندازه انتظار می‌رود. و انبوه‌ترین (چگال‌ترین) توده‌ی ستاره‌ای هم حدود ۲۰۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان دور است- فاصله‌ای که به نوشته‌ی مقام‌های ناسا "بسیار دور" است.

در این پژوهش تازه، گروهی به رهبری کیهان گالتکن از دانشگاه میشیگان دریافتند که چگال‌ترین انباشتِ گاز داغِ این کهکشان در منطقه‌ی مرکزی‌اش نیست. ولی داده‌های چاندرا چشمه‌ی پرتو ایکسِ چشمگیری را نشان نمی‌دهد، نه در هسته‌ی کهکشان و نه در توده‌های ستارگانِ دورتر از هسته. بنابراین راز ابرسیاهچاله‌ی گمشده همچنان پوشیده می‌ماند.

این راز می‌تواند با کمک جانشین هابل گشوده شود- تلسکوپ فضایی بزرگ و نیرومند جیمز وب ناسا که پرتابش برای اکتبر ۲۰۲۱ برنامه‌ریزی شده.

اگر جیمز وب سیاهچاله‌ای را در قلب این کهکشان و یا در یکی از بزرگ‌ترین توده‌های ستاره‌ایش نیابد، به نوشته‌ی مقامهای ناسا: «پس بهترین توضیح اینست که این سیاهچاله به جایی بسیار دور از مرکز کهکشان پرتاب شده.»

این پژوهش تازه برای انتشار در نشریه‌ی جامعه‌ی اخترشناسی آمریکا پذیرفته شده. می‌توانید نگارش پیش‌چاپ و برخط آن را به طور رایگان در تارنمای arXiv بخوانید.

--------------------------------------------
تلگرام، توییتر، و اینستاگرام یک ستاره در هفت آسمان:
telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky
instagram.com/1star.7sky

واژه‌نامه:
black hole - supermassive black hole - Milky Way - sun - M87 - galaxy cluster - Abell 2261 - Earth - X-ray - NASA - Chandra X-ray Observatory - galactic merger - gravitational wave - Hubble Space Telescop - Subaru Telescope - Kayhan Gultekin - University of Michigan - James Webb Space Telescope - American Astronomical Society - arXiv -

منبع: اسپیس دات کام
برگردان: یک ستاره در هفت آسمان