سیاهچاله‌ی غول‌پیکری که باید وجود داشته باشد اما گم شده است
طبق شواهد یک سیاهچاله‌ی عظیم با جرمی چندین میلیارد برابر خورشید، باید در هسته‌ی خوشه‌ی کهکشانی Abell 2261 وجود داشته باشد، اما رصدها چیزی نشان نمی‌دهد.
این‌طور تصور می‌شود که در مرکز بیشتر کهکشان‌ها و البته نه همه‌ی آن‌ها، سیاهچاله‌های بزرگ وجود دارند. برای نمونه کهکشان راه شیری ما یک سیاهچاله‌ی عظیم با ابعاد ۴ میلیون برابر خورشید دارد و یا سیاهچاله‌ی مرکز کهکشان M87 که تنها سیاهچاله‌ای است که تاکنون به طور مستقیم تصویربرداری شده، دارای جرمی ۲٫۴ میلیارد برابر خورشید است.
دانشمندان کهکشان‌های گوناگونی را برای وجود سیاهچاله‌ی مرکزی بررسی می‌کنند. از جمله، بررسی‌ها نشان می‌دهد کهکشان بزرگی که در هسته‌ی خوشه‌ی کهکشانی Abell 2261 قرار گرفته و حدود ۲٫۷ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد، باید دارای یک سیاهچاله‌ی مرکزی بزرگتر از نمونه‌های قبلی هم باشد. یک هیولای نورخوار که تخمین زده می‌شود بین ۳ تا ۱۰۰ میلیارد برابر خورشید جرم داشته باشد اما تاکنون شناسایی نشده است.
برای نمونه، پژوهشگران در تلاش‌های خود پیش از این با استفاده از داده‌های گردآوری شده توسط «رصدخانه‌ی پرتو ایکس چاندرا» (Chandra X-ray Observatory) در سال‌های ۱۹۹۹ و ۲۰۰۴ میلادی (۱۳۷۸ و ۱۳۸۳ خورشیدی)، به دنبال پرتو ایکس منتشر شده از مرکز کهکشان بودند. زمانی که ماده به درون سیاهچاله فرومی‌ریزد، شتاب بسیاری پیدا می‌کند، گرم می‌شود و مقادیر زیادی پرتو ایکس با انرژی بالا ساطع می‌کند. اما این بررسی هیچ چیزی آشکار نکرد.
اکنون، یک مطالعه‌ی تازه که برای نشریه‌ی انجمن نجوم آمریکا پذیرفته شده، با استفاده از مشاهدات چاندرا از سال ۲۰۱۸ میلادی (۱۳۹۷ خورشیدی)، بررسی عمیق‌تری را به دنبال پرتوهای ایکس در همان کهکشان انجام داده و در این تلاش جدید فقط به مرکز کهکشان اکتفا نشده است. زیرا این احتمال درنظر گرفته شد که ممکن است سیاهچاله پس از فرآیند ادغام کهکشانی به سمت دیگری هدایت شده باشد.
هنگامی که سیاهچاله‌ها و دیگر اجرام عظیم به هم برخورد می‌کنند، اثر خود را در فضا-زمان به صورت امواج گرانشی نشان می‌دهد. به گفته‌ی دانشمندان اگر امواج ساطع شده از هر جهت متقارن نباشند، می‌توانند سیاهچاله را از مرکز کهکشان بزرگ حاصل، دور کنند.
فرآیند فروریختن مواد به درون سیاهچاله موجب فوارن امواج الکترومغناطیس ازجمله پرتو ایکس می‌شود.
طرحی گرافیکی از سیاهچاله‌ی PIA16695
Credit: NASA/JPL-Caltech
چنین سیاهچاله‌های دور رانده شده‌ای در حال حاضر کاملا فرضی هستند و هیچ کس تاکنون به طور قطعی نمونه‌ی آن‌ها را مشاهده نکرده است. در واقع، این‌طور که در این مطالعه آمده است، حتی «معلوم نیست که سیاهچاله‌های بزرگ حتی به اندازه‌ی کافی به یکدیگر نزدیک شده باشند تا بتوانند امواج گرانشی تولید کنند و با هم ادغام شوند؛ تاکنون ستاره‌شناسان فقط ادغام سیاهچاله‌های بسیار کوچکتر را تأیید کرده‌اند».
پژوهشگران تأکید کردند: «شناسایی سیاهچاله‌های بزرگ دور رانده شده، باعث می‌شود دانشمندان رصدخانه‌های ویژه‌ای را برای تشخیص امواج گرانشی ناشی از ادغام سیاهچاله‌ها استفاده کنند و توسعه دهند.»
به گفته‌ی آن‌ها کهکشان مرکزی خوشه‌ی Abell 2261 مکان مناسبی برای شکار چنین جرمی است، زیرا چندین نشانه‌ی احتمالی این ادغام بزرگ را دارد. برای نمونه، مشاهدات تلسکوپ فضایی هابل و تلسکوپ زمینی سوبارو نشان می‌دهد که هسته‌ی این خوشه که منطقه‌ای با بیشترین تراکم ستاره‌ای است، بسیار بزرگتر از چیزی است که برای یک کهکشان در این ابعاد انتظار می‌رود. همچنین به جز مرکز خوشه، متراکم‌ترین بخش ستاره‌ای حدود ۲۰۰۰ سال نوری با مرکز کهکشان فاصله دارد که به گفته‌ی ناسا «بسیار دور» است.
در پژوهش تازه، تیمی به سرپرستی «کیهان گل‌تکین» (Kayhan Gultekin) از دانشگاه میشیگان دریافتند که متراکم‌ترین غلظت گاز داغ، در مناطق مرکزی کهکشان وجود ندارد. پیش از این هم داده‌های چاندرا هیچ منبع قابل توجهی از پرتو ایکس را چه در هسته‌ی کهکشان و چه در انبوه ستارگان دورتر از آن نشان نداده بود. بنابراین راز این سیاهچاله‌ی پرتاب شده و گمشده همچنان پابرجاست.
رازی که می‌توان آن را با کمک جانشین هابل، تلسکوپ فضایی بزرگ و قدرتمند «جیمز وب» (James Webb) که پرتاب آن برای اکتبر ۲۰۲۱ (آبان ۱۴۰۰) برنامه‌ریزی شده است، حل کرد. اگر جیمز وب سیاهچاله‌ای را در قلب این کهکشان یا یکی از بزرگ‌ترین توده‌های ستاره‌ای آن مشاهده نکند، طبق گفته‌ی ناسا «بهترین توضیح این است که سیاهچاله بسیار از مرکز کهکشان دور شده است.»
عکس کاور: تصویری ترکیبی از خوشه‌ی کهکشانی Abell 2261 که توسط هابل و سوبارو تهیه شده است.
Credit: X-ray, NASA/CXC/Univ of Michigan/K. Gültekin; Optical, NASA/STScI/NAOJ/Subaru; Infrared, NSF/NOAO/KPNO
منبع: Space
