تیمی از منجمان می گوید بهترین شواهد از وجود یک دسته فرار از سیاهچاله ها را کشف کرده است.
آنها می گویند این سیاهچاله ظاهرا “میان-جرم” (در مقابل پرجرم) با ریز کردن یک ستاره سرگشته در فضا که بیش از حد به آن نزدیک شده بود خودنمایی کرد.
سیاهچاله های میان-جرم “حلقه گم شده” در تکامل کیهان هستند.پژوهشگران از دو رصدخانه اشعه ایکس و تلسکوپ فضایی هابل برای شناسایی این سیاهچاله استفاده کردند.دکتر داچنگ لین از دانشگاه نیوهمپشر در دورهام آمریکا که مطالعه را هدایت کرده گفت: “سیاهچاله های میان-جرم اجرام خیلی فراری هستند برای همین مهم است هر نامزد را به دقت بررسی و توضیحات آلترناتیو را رد کنیم.”
” این توضیح برای جرمی که مورد نظر ما بود با کمک تلسکوپ هابل ممکن شد.”
در سال ۲۰۰۶ رصدخانه فضایی اشعه ایکس چاندرا و ماهواره “اکس ام ام-نیوتن” متعلق به آژانس فضایی اروپا یک فوران قوی اشعه ایکس را شناسایی کردند.به گفته دکتر لین ماهیت آن فوران طوری بود که فقط می توانست دو توضیح داشته باشد: یا یک “سیاهچاله میان-جرم دورافتاده (بیرون کهشکشان ما) درحال بلعیدن یک ستاره است یا یک ستاره نوترونی درحال سرد شدن در داخل کهکشان ما.”ستاره های نوترونی بقایای خرد شده یک ستاره منفجر شده هستند.منجمان برای تمیز دادن این دو سناریو از هم، تلسکوپ هابل را به سوی منبع این اشعه نشانه رفتند تا محل دقیق آن را مشخص کنند. این رصد نشان داد که منبع این اشعه یک نقطه منزوی در کهکشان راه شیری نیست، بلکه یک خوشه فشرده و دورافتاده از ستارگان در حاشیه یک کهکشان دیگر است.
این دقیقا از آن نوع مکان هایی در فضاست که اخترشناسان انتظار یافتن سیاهچاله های میان-جرم را دارند. دکتر لین گفت که براساس داده های هابل این “محتمل ترین” توضیح بود.
سیاهچاله های به اصطلاح “ابر پرجرم” اغلب در مراکز کهکشان ها پیدا می شوند؛ برای نمونه کهکشان ما میزبان یک سیاهچاله عظیم به نام “کمان ای” است که در مرکز آن قرار دارد.
اما یافتن سیاهچاله های میان-جرم کار دشواری بوده چون کوچکتر و بی جنب و جوش تر از انواع عظیم آن هستند. به علاوه مواد زیادی پیرامون آنها وجود ندارد تا نقش سوخت را بازی کند و قوه گرانش آنها آنقدر نیست که با بلعیدن ستارگان فوران های اشعه ایکس تولید کنند.بنابراین اخترشناسان مجبور بودند چنین سیاهچاله ای را حین ارتکاب جرم – موقع بلعیدن یک ستاره – به دام اندازند.دکتر لین و همکارانش مجبور بودند برای یافتن نامزد مناسب هزاران رصد “اکس ام ام-نیوتن” را حلاجی کنند.تابش اشعه ایکس ستاره قیمه شده به منجمان امکان داد جرم این سیاهچاله را ۵۰ هزار برابر خورشید رقم بزنند.این اولین جرمی نیست که آنها فکر می کنند سیاهچاله ای متوسط است. اما به گفته تیم دکتر لین، دیدن آن هنگام تکه تکه کردن ستاره قانع کننده ترین نشان از ماهیت چنین سیاهچاله ای است.این دسته از سیاهچاله ها نقشی کلیدی در یافتن پاسخ به سوالات مهمی درباره تکامل این اجرام دارند. برای مثال آیا سیاهچاله های عظیم محصول تکامل سیاهچاله های میان-جرم هستند؟منجمان همچنین می خواهند بدانند که این سیاهچاله ها چطور شکل می گیرند و آیا معمولا ساکن خوشه های فشرده هستند.دکتر ناتالی وب از دانشگاه تولوز فرانسه گفت: “مطالعه سرمنشاء و تکامل سیاهچاله های میان-جرم بالاخره به این سوال جواب خواهد داد که سیاهچاله های ابر پرجرم مرکز کهکشان های عظیم چطور به وجود آمده اند.”
نتایج مطالعه تازه در نشریه “نامه های ژورنال اخترشناسی” چاپ شده است.
نسبیت عام اینشتین از آزمون سیاهچاله روسفید بیرون آمد
ابرسیاهچالهای که در مرکز کهکشان ما -راه شیری- قرار دارد به اخترشناسان کمک کرد تا یکی از مهمترین پیشبینیهای اینشتین را ثابت کنند.
این پیشبینی اینشتین به سرخگرایی گرانشی (gravitational redshift) موسوم است و دانشمندان موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک در آلمان با رصد خوشه ستارهای نزدیک به سیاهچاله مرکز کهکشان راه شیری به نام سیاهچاله کمان اِی درستی آن را تایید کردند.
سرخگرایی گرانشی به این دلیل رخ می دهد که فوتونها (ذرات نور) برای فرار از گرانش عظیم سیاهچاله باید انرژی مصرف کنند اما این ذرات نمیتوانند با کاهش سرعت انرژی مصرف کنند چون سرعت نور ثابت است بنابراین انرژی باید به شکل دیگری مصرف شود، با افزایش طول موج که یعنی نور به سمت قرمز طیف متمایل میشود.
اخترشناسان موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک و همکاران بینالمللی آنها با استفاده از تلسکوپ بسیار بزرگ (Very Large Telescope) در بیابان آتاکامای شیلی عبور ستارهای درخشان را به نام اس٢ از میدان گرانشی سیاهچاله رصد و مشاهده کردند که پیشبینی اینشتین به وقوع پیوست و نور ستاره در میدان گرانشی بسیار قوی سیاهچاله، به سمت قرمز طیف نور رفت.
دکتر مریم حبیبی، پژوهشگر اخترفیزیک موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک که در این تحقیق مشارکت داشته به بیبیسی فارسی گفت: “در مرکز کهکشان ما یک ابرسیاهچاله با چهار میلیون برابر جرم خورشید قرار دارد. این سیاهچاله با میدان گرانشی بسیار قوی اطرافش، فرصت منحصر به فردی برای آزمایش نظریههای گرانشی فراهم میکند. در اطراف این سیاهچاله ستارههایی وجود دارند که با سرعت بسیار زیاد دور سیاه چاله حرکت میکنند. وجود این ستارگان که به عنوان ذرات آزمون در میدان گرانشی عمل میکنند فرصت منحصر به فردی فراهم می کند که بتوانیم میدان گرانشی سیاه چاله را بررسی کنیم.”
به گفته دکتر فرانک آیزنهاور از موسسه فیزیک فرازمینی ماکس پلانک این مشاهده راه را برای تحقیق بیشتر در باره سیاهچالهها باز کرده است:
“در آینده بسیاری از پدیدههای نسبیت عام را در محیط پیرامون سیاهچالههای مرکز کهکشانها مشاهده خواهیم کرد. خواهیم دید که مدار ستارگان تغییر میکند، نور در مسیر مدور حرکت میکند و فضا-زمان همراه سیاهچاله دوران خواهد کرد.”
این تحقیق و کارهای گذشته این تیم تحقیقاتی بینالمللی نشان داد که مدار ستاره اس٢ با نسبیت عام انیشتین مطابقت دارد و نظریه قدیمیتر که بر اساس قانون نیوتون است قادر به توضیح مدار این ستاره نیست.
اس٢ یکی از ستارگان خوشه ستارهای نزدیک به سیاهچاله کمان اِی است. ستارههای این خوشه وقتی به سیاهچاله نزدیک میشوند سرعت سرسامآوری پیدا میکنند. اس٢ هر ١٦ سال یک بار به سیاهچاله نزدیک میشود.
این ستاره آخرین بار ٢٨ اردیبهشت (١٨ مه) از نزدیکی کمانای گذر کرد و اخترشناسان ساعت به ساعت آن را رصد کردند.
وقتی فاصله اس٢ با سیاهچاله کمان اِی به ١٢٠ برابر فاصله زمین تا خورشید رسید، این ستاره به سرعت حیرتآور هشت هزار کیلومتر در ثانیه یعنی تقریبا سه درصد سرعت نور رسید.
رصد این ستاره نشان داد وقتی که در میدان گرانشی عظیم سیاهچاله قرار میگیرد طول موج نور آن کش میآید و به سمت قرمز طیف گرایش پیدا میکند.
دکتر مریم حبیبی به بیبیسی فارسی گفت: “این مشاهدات پیچیده به کمک چند تلسکوپ بزرگ و ابزارهای مختلف نجومی انجام شد. تصویر بردار فروسرخ به همراه طیف سنج فرو سرخ که نور ستاره در طول موج های مختلف رصد میکند برای ثبت مکان و سرعت این ستاره در اطراف سیاه چاله استفاده شدند. به علاوه برای بالا بردن بزرگنمایی، از ابزار تداخل سنج جدیدی استفاده شد که نور چهار تلسکوپ بزرگ در صحرای شیلی را با یکدیگر ترکیب میکند.”
اُدل اشتراب از رصدخانه پاریس میگوید: “ما امیدواریم در آینده پدیدهای را در مرکز کهکشان ببینیم که نتوانیم با نظریه اینشتین آن را توضیح دهیم و این بسیار هیجان انگیز خواهد بود چون بعد میتوانیم شروع کنیم به یافتن نظریهای بهتر.”
اخترشناسان هنوز رصد اس ٢ را ادامه می دهند و امیدوارند بررسی مسیر این ستاره نکاتی تازه را درباره شرایط مرکز سیاهچاله راه شیری روشن کند.
رصد قلب کهکشان راه شیری از حدود ۲۵ سال پیش و به کمک تلسکوپهای بزرگ رصد خانه جنوبی اروپا در شیلی آغاز شده است.
نیروی گرانش یکی از نیروهای بنیادین جهان ماست که تا به امروز موضوع تحقیقات فراوانی بوده است. ضعیف بودن این نیرو نسبت به نیروهای دیگر آزمایش و درک قوانین حاکم بر آن را تا حد زیادی مشکل میکند. با این وجود از آن جا که شکل گیری ساختارهای بزرگ کیهانی همچون ستارگان، سیارات، کهکشانها و خوشههای کهکشانی عمدتا تحت تاثیر این نیروست، فهم درست آن کمک بزرگی به درک عالم هستی میکند.