کلاس کاملاً جدیدی از سیاهچاله ها

دانشمندان ممکن است کلاس کاملاً جدیدی از سیاهچاله ها را کشف کرده باشند

سیاهچاله ها بخش مهمی از درک اخترفیزیکدانان نسبت به کیهان هستند- آنقدر مهم که دانشمندان در تلاش هستند تا آماری از همهٔ سیاهچاله‌های موجود در کهکشان راه شیری بدست آورند.اما تحقیقات جدید نشان می دهد که جستجوی آنها ممکن است تمام کلاس های سیاه چاله ها را که نمی‌دانستند وجود دارند، از دست داده باشد.

در مطالعه ای که امروز در مجله Science منتشر شده است ، اخترشناسان روش جدیدی را برای جستجوی سیاهچاله‌ ها ارائه داده و نشان می دهند که ممکن است یک کلاس سیاهچاله کوچکتر از کوچکترین سیاهچاله‌ های شناخته شده قبلی در کیهان وجود داشته باشد.

تاد تامپسون ، استاد نجوم در دانشگاه ایالتی اوهایو و نویسنده اصلی این تحقیق گفت: “ما این نکته را نشان می دهیم که گروه دیگری از سیاهچاله ها وجود دارد و هنوز باید در مورد آنها تحقیق کنیم”

افراد در حال تلاش برای درک انفجار ابرنواخترها،چگونگی انفجار ستاره ها ، چگونگی شکل گیری این عناصر درستارگان غول‌پیکر هستند . بنابراین اگر بتوانیم جمعیت جدیدی از سیاه چاله ها را آشکار کنیم ، این به ما می گوید بیشتر ستاره‌ها که منفجر می شوند، سیاهچاله هایی تشکیل می‌دهند و ستاره‌های نوترونی را تشکیل می دهند .این نکات مباحث جدیدی را در مطالعات باز می کند.

“تصور کنید كه سرشماری از شهری صورت می گیرد كه فقط افراد 5/9 و قد بلندتر را در خود جای داده است و تصور كنید كه افراد سرشماری نمی دانند كه افراد كوتاه تر از 5/9 نیز وجود داشته‌اند. اطلاعات حاصل از این سرشماری ناقص خواهد بود ، و تصویری نادرست از جمعیت ارائه می‌دهد. ”

تامپسون گفت ، این در واقع همان اتفاقی است که در جستجوی سیاه چاله‌ها افتاده است.اخترشناسان مدتهاست که در جستجوی سیاهچاله ها هستند ، که کشش گرانشی در آنهل آنقدر شدید است که هیچ چیز – حتی نور – نمی تواند از آن فرار کند. سیاهچاله ها وقتی متولد می شوند که بعضی از ستاره‌ها می‌میرند ، در خود جمع شده و منفجر می‌شوند. 

ستاره‌شناسان همچنین به دنبال ستاره‌های نوترونی هستند – ستارگان کوچک و متراکمی که وقتی برخی از ستارگان فرو ریخته و می‌میرند شکل می‌گیرند. هر دو می‌توانند اطلاعات جالبی در مورد عناصر موجود در زمین و نحوه زندگی و مرگ ستارگان داشته باشند. 

اما برای کشف این اطلاعات ، ستاره شناسان ابتدا باید بدانند که سیاهچاله ها کجا هستند. و برای درک اینکه سیاهچاله ها کجا هستند ، باید بدانند که به دنبال چه چیزی هستند.یک سرنخ: سیاهچاله ها اغلب در چیزی به نام سیستم دودویی وجود دارند. به این معنا که دو ستاره به اندازه کافی نزدیک به یکدیگر هستند و توسط نیروی جاذبه در مدار متقابل یکدیگر قفل می‌شوند. 

هنگامی که یکی از این ستاره‌ها می‌میرد ، دیگری هنوز هم در فضای که ستارهٔ دیگری که مرده، می‌تواند باقی بماند، که اکنون یک سیاه چاله یا یک ستاره نوترونی خواهد بود ـسالهاست که دانشمندان تصور می‌کنن سیاهچاله ها تقریباً بین 5 تا 15 برابر جرم خورشید هستند.  ستارگان نوترونی شناخته شده معمولاً بزرگتر از 2.1 برابر جرم خورشید نیستند. ( اگر بیش از 2.5 برابر جرم خورشید باشند به یک سیاه چاله تبدیل می‌شوند)

اما در تابستان سال 2017 رصدخانه لایگو ( LIGO) – ادغام دو سیاهچاله در فاصله 1.8 میلیون سال نوری در یک کهکشان را با هم مشاهده کرد. یکی از آن سیاهچاله‌ها حدود 31 برابر جرم خورشید بود. دیگری حدود 25 برابر جرم خورشید است.

تامپسون گفت: “بلافاصله همه متعجب شدند ، زیرا چنین چیزی جالب بود.نه تنها به این دلیل که ثابت شد که LIGO کار می کند ، بلکه به این دلیل که اندازه این توده‌ها بسیار زیاد بود.تامپسون و اخترفیزیکدانان‌ دیگر مدتهاست مشکوک بودند که سیاهچاله ها امکان دارد در اندازه‌هایی خارج از محدوده شناخته شدهٔ قبلی قرار بگیرند ـ کشف لایگو ثابت کرد که سیاهچاله ها می توانند بزرگتر باشند. 

اما بین بزرگترین ستارگان نوترونی و کوچکترین سیاه چاله‌ها، مرز وجود دارد.تامپسون تصمیم گرفت که ببیند آیا می تواند آن راز را حل کند یا نه؟او و سایر دانشمندان شروع به جمع آوری داده ها از APOGEE- آزمایش تحول کهکشانی- کردند، که طیف های نوری را از حدود 100000 ستاره در سراسر راه شیری جمع آوری می کردند. تامپسون شروع به جستجوی داده ها کرد و به دنبال ستارگانی بود که تغییر داشته و این نشان می دهد که ممکن است در حال چرخش دور یک سیاهچاله باشند.

جمع آوری داده های او و همکاران، یک ستاره سرخ غول پیکر را نشان می داد که به نظر می رسد در حال چرخش دور چیزی است ـ اما چیزی که براساس محاسبات آنها احتمالاً بسیار کوچکتر از سیاهچاله های شناخته شده در کهکشان راه شیری است، اما بزرگتر از بسیاری از ستارگان نوترونی شناخته شده است.پس از محاسبات بیشتر و داده های اضافی ، آنها دریافتند که یک سیاهچاله کم جرم پیدا کرده اند ، احتمالاً حدود 3.3 برابرجرم خورشید است .کلاس جدید سیاهچاله ها

او می‌گوید: “ما در اینجا به روشی جدید برای جستجوی سیاهچاله ها رسیده ایم ، اما همچنین به طور بالقوه یکی از اولین کلاس های جدید سیاهچاله های کم جرم را که قبلاً از آن نمی شناختیم ، کشف کردیم. این مطالعات چیزهای زیادی در مورد شکل‌گیری، تکامل و همچنین در مورد ماهیت آنها به ما می گویند. ”

برگردان: آرین رسولی

https://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.aau4005

https://m.phys.org/news/2019-10-scientists-class-black-holes.html?fbclid=IwAR3Vv5A3epeTg4z2SrkJO0UXzhlRdG1lATDJl4hDB0-lV9NB3G0xFM6g9og