برای نخستین بار یک سیاهچاله تنها و آواره شناسایی شد

* دانشمندان می‌گویند برای نخستین بار یک سیاهچاله‌ی ستاره‌ای (ستاره-جرم) آواره و تنها را دیده‌اند.

بر پایه‌ی پژوهشی تازه، اخترشناسان شاید برای نخستین بار جرم یک سیاهچاله ی ستاره‌ایِ تنها و آواره را شناسایی کرده و سنجیده باشند.

رویداد ریزهمگرایی گرانشی با نام "MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462" که ساهو و همکارنش در داده‌های هابل دیده‌اند

پژوهش‌های گذشته نشان می‌داد که هرگاه یک ستاره‌ی غول‌پیکر به جرم بیش از ۲۰ برابر خورشید به پایان زندگی می‌رسد، معمولا در انفجاری سهمگین به نام ابرنواختر می‌میرد و چشمداشت اینست که هسته‌ی چگال آن هم برُمبد و به یک سیاهچاله تبدیل شود.

برآورد می‌شود ستارگانی که جرم کافی برای ساختن سیاهچاله دارند، یکی از هر هزار ستاره باشند، چیزی که به گفته‌ی نویسنده‌ی اصلی این پژوهش، کِیلاش ساهو، اخترفیزیکدان بنیاد دانش تلسکوپ فضایی در بالتیمور: «نشان می‌دهد که در راه شیری باید حدود ۱۰۰ میلیون سیاهچاله‌ی ستاره‌ای وجود داشته باشد.» (سیاهچاله‌های ستاره‌ای تا چند برابر خورشید جرم دارند، در برابر سیاهچاله‌های کلان‌جرم یا ابرسیاهچاله‌ها که جرمشان میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید است.)

همه‌ی سیاهچاله‌های ستاره‌ای که تاکنون شناسایی شده بودند درون سامانه‌های دوتایی بوده‌اند، با همدم‌هایی مانند ستارگان نوترونی. به گفته‌ی ساهو برخلاف آن، بیشتر سیاهچاله‌های ستاره‌ایِ راه شیری می‌باید تنها و یگانه باشند.

وی می‌گوید: «ولی تاکنون هیچکس نتوانسته یک سیاهچاله‌ی تنها را بیابد.» سیاهچاله‌ها چنان که از نامشان برمی‌آید، هر نوری که به سویشان می‌آید را درمی‌آشامند (جذب می‌کنند)، و از همین رو دیدنشان بر زمینه‌ی سیاهِ فضا بسیار دشوارست. پیدا کردن  سیاهچاله‌ها در سامانه‌های دوتایی آسان‌تر است زیرا برهم‌کنش‌هایی که در این سامانه‌ها با همدم خود انجام می‌دهند به پیدایش نور و موج‌های گرانشی‌ای می‌انجامد که ویژگی‌هایشان نشانگر حضور یک سیاهچاله است. بر خلاف آنها، سیاهچاله‌های تنها هیچ همدمی ندارند که به آشکار شدنِ وجودشان کمک کند و دستشان را رو کند.

اکنون دانشمندان به کمک تلسکوپ فضایی هابل ناسا یک سیاهچاله‌ی ستاره‌ایِ تنها را در فاصله‌ی حدود ۵۱۵۰ سال نوری زمین، در راستای کوژیِ (برآمدگیِ) مرکز کهکشان راه شیری یافته‌اند.

ساهو می‌گوید: «اکنون می‌دانیم که سیاهچاله‌های تنها وجود دارند.»«و آنها از نگَرِ جرمی، هم‌جرمِ سیاهچاله‌های یافته شده در سامانه‌های دوتایی هستند. و باید شمار فراوانی از آنها وجود داشته باشد.»

نکته‌ی کلیدی در پسِ این کشف اینست که چگونه میدان‌های گرانشی نیرومند، مانند میدان‌های سیاهچاله‌ها، بافت فضا و زمان را تاب می‌دهند. و از همین رو آنها می‌توانند رفتاری مانند ذره‌بین داشته باشند، پدیده‌ای که به نام "همگرایی گرانشی" شناخته می‌شود.»

ساهو می‌گوید: « اگر کسی بتواند خمِشِ نور در اثر گرانش این جرام بزرگ را ببیند و اندازه بگیرد، امکانش هست که بتواند خود آنها را بیابد و جرمشان را اندازه بگیرد.»

برداشت هنری ناسا از یک سیاهچاله‌ی ستاره‌ای تنها و آوارده در فضا، با اعوجاج‌های گرانشی‌ای که در نمای ستارگان و کهکشان‌های پس‌زمینه پدید آورده

شماری از برنامه‌های پیمایشی روی زمین هستند که هر شب میلیون‌ها ستاره را دیدبانی می‌کنند تا رویدادهای همگرایی گرانشی را شناسایی کنند، جاهایی که به گفته‌ی ساهو: «در آنها یک ستاره به آهستگی پرنور شده و در درازنای روزها یا ماه‌ها، کم‌نور و ناپدید می‌شود.»«این پدیده‌ی ریزهمگرایی به دلیل وجود جرمی میانجی [میان ستاره و تلسکوپ] رخ می‌دهد که می‌تواند یک ستاره، یک کوتوله‌ی سفید، یک ستاره‌ی نوترونی، یک سیاهچاله ویا ... باشد. برنامه‌های پیمایشگر معمولا در سال حدود ۲۰۰۰ رویداد ریزهمگرایی را شناسایی می‌کنند. انتظار می‌رود شمار اندکی از آنها زیر سرِ سیاهچاله‌ها باشند.»

هرچه جرم عدسی گرانشی بیشتر باشد، درخششی که پدید می‌آورد دیرپاتر می‌شود. سیاهچاله بسیار پرجرمست، بنابراین انتظار می‌رود ریزهم‌گرایی‌ای که پدید می‌آورد هم دوره‌ی بلندتری داشته باشد. ساهو توضیح می‌دهد: «یک سیاهچاله همچنین انتظار می‌رود تاریک باشد.»«بنابراین ما این دو ویژگی را به عنوان سنجه‌های (معیارهای) اصلی خود به کار می‌بریم: رویداد [ریزهمگرایی] باید دوره‌ی بلند داشته باشد و خودِ عدسی هم نباید هیچ نوری بگسیلد.»

ولی شاید ستارگان کم‌جرمی که به آهستگی در آسمان جابجا می‌شوند هم به نسبت تاریک دیده شده و بتوانند رویدادهای همگرایی گرانشی بلند-دوره پدید بیاورند. یک راه برای بازشناختنِ یک سیاهچاله‌ی تنها از یک ستاره‌ی کم‌جرم این واقعیت است که به گفته‌ی ساهو، یک سیاهچاله نورِ ستارگان پس‌زمینه را «به اندازه‌ی کافی برای آن که با هابل اندازه‌گیری شود می‌شکند (کج و منحرف می‌کند).»«اگر در تصویرهای هابل شکست بزرگ ببینیم ولی هیچ نوری از عدسی [گرانشی] دیده نشود، پس با یک سیاهچاله سروکار داریم.»

دانشمندان با آمیختن مشاهدات هابل با داده‌های تلسکوپ‌های زمینی یک رویداد ریزهمگرایی با دوره‌ی ۲۷۰ روزه به نام MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462 را یافتند که می‌گویند به احتمال بسیار دستاورد یک سیاهچاله‌ی تنهاست.

ساهو می‌گوید: «این دو سال برنامه‌ریزی و سپس شش سال رصد با هابل زمان برد، ولی دیدن نتایج باورنکردنی‌اش بسیار خرسندکننده بود.»«بی‌درنگ مانند روز روشن شد که این یک سیاهچاله است، هیچ چیزی دیگری نبود که بتواند باعث شکست‌ها[ی نور‌ی] که اندازه گرفتیم شود.»

به برآورد این پژوهشگران، این سیاهچاله دارای جرمی حدود ۷.۱ برابر جرم خورشیدی است. آنها همچنین دریافتند که این سیاهچاله سرعتی حدود ۱۶۲ هزار کیلومتر بر ساعت دارد، چیزی که نشان می‌دهد این سیاهچاله احتمالا از ابرنواختری که خودش را آفریده یک لگد دریافت کرده [و به ژرفای فضا پرتاب شده-م].

ساهو می‌افزاید رصدخانه‌های آینده مانند تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن و رصدخانه‌ی ورا سی. روبین در شیلی شاید در پیدا کردن سیاهچاله‌های ستاره‌ایِ بیشتر "بسیار کمک‌کننده" باشند.

این دانشمندان گزارش یافته‌های خود را برای آستروفیزیکال جورنال فرستاده و روز ۳۱ ژانویه در اینترنت منتنشر کردند.

--------------------------------------------
تلگرام، توییتر، و اینستاگرام یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies
twitter.com/1star_7sky
instagram.com/1star.7sky

واژه‌نامه:
- isolated stellar-mass black hole - star - supernova - black hole - Milky Way - Kailash Sahu - Space Telescope Science Institute - Baltimore - sun - supermassive black hole - binary system - neutron star - gravitational wave - NASA - Hubble Space Telescope - bulge - gravitational field - magnifying glasses - gravitational lensing - microlensing - white dwarf - Hubble - deflection - MOA-2011-BLG-191/OGLE-2011-BLG-0462 - Nancy Grace Roman Space Telescope - Vera C. Rubin Observatory - Chile - Astrophysical Journal

منبع: اسپیس دات کام

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان