وجود سیاهچاله در خوشه‌‌ای ستاره‌ای
مجله علمی ایلیاد - می‌دانیم که سیاه‌چاله‌ها به دو دسته‌‌ی سیاه‌چاله‌های کوچک،که وزنی برابر چند خورشید دارند و سیاه‌چاله‌های اَبَرسنگین، که جرمی برابر میلیون‌ها یا میلیاردها خورشید دارند، تقسیم می‌شوند. اخترشناسان بر این باور بودند که سیاه‌چاله‌های میان‌جرمی با جرم ۱۰۰ تا ۱۰،۰۰۰ خورشید نیز باید وجود داشته باشند، ولی تا کنون گواه روشنی بر وجود این سیاه‌چاله‌ها در دست نبود. به تازگی اخترشناسان مدرک جدیدی یافتند که نشان می‌دهد در مرکز خوشه‌ی کروی توکان۴۷ در صورت فلکی توکان سیاهچالهی میان‌جرمی با وزنی برابر ۲،۲۰۰ خورشید پنهان شده است.
سردبیر مرکز اخترشناسی هاروارد استیمسون گفت: «علاقه‌ی ما به پیدا کردن سیاه‌چاله‌های میان‌جرم به‌خاطر این است که آن‌ها حلقه‌ی گمشده‌ی بین سیاه‌چاله‌های خورشیدسان و سیاه‌چاله‌های ابرجرم هستند. آن‌ها شاید بذری کهن‌سال باشند که رشد نموده و امروزه ما آن‌ها را به‌صورت غول‌هایی در مرکز کهکشان‌ها می‌بینیم.» این پژوهش در ۹ فوریه‌ی ۲۰۱۷ در مجله‌ی معتبر علمی Nature منتشر شد.
توکان ۴۷ خوشه‌ی ستاره‌ای ۱۲ میلیارد ساله است که در فاصله‌ی ۱۳ هزار سال نوری زمین و در صورت فلکی توکان قرار دارد و شامل هزاران ستاره، تنها در گستره‌ای به پهنای ۱۲۰ سال نوری است. این خوشه همچنین تعدادی تپ‌اختر را در خود جای داده است که برای بررسی دانشمندان هدفی مهم به‌شمار می‌رود. پیش از این هم توکان ۴۷ را برای یافتن سیاهچالهی مرکزی بررسی نمودند که البته این کاوش‌ها نتیجه‌ای در بر نداشت. در بیشتر موارد سیاه‌چاله‌ها را با جستجوی پرتوهای ایکسِ گسیل شده از حلقه‌ی داغ ماده‌ای که به دور آن در گردش است می‌یابند؛ این روش تنها هنگامی کارساز است که سیاهچاله پویا بوده و در حال فروبردن گازهای پیرامونش باشد. مرکز توکان ۴۷ از گاز تهی بوده و از این‌رو هر سیاهچالهی گرسنه‌ای که شاید در آن باشد را پنهان می‌سازد.
سیاه‌چاله‌ِی ابرسنگین در مرکز راه‌شیری وجود خویش را از طریق تأثیری که بر ستارگان پیرامونش می‌گذارد آشکار می‌کند. سال‌ها رصد فروسرخ نشان می‌دهد که ستارگان انگشت‌شماری در حال پیچیدن به دور شیء‌ای نامرئی هستند. اما مرکز پر ازدحام توکان ۴۷ بررسی مجزای حرکت ستارگان را غیرممکن می‌سازد.
پژوهش‌های جدید بر دو رده از مشاهدات تکیه دارد، نخست حرکت سراسری ستارگان درون خوشه است. محیط خوشه‌های کروی به‌گونه‌ای است که ستارگان چگال‌تر گرایش به جای‌گیری در مرکز خوشه را دارند؛ وجود سیاه‌چاله‌ای میان‌جرم در مرکز خوشه همانند یک قاشق کیهانی، این دیگ را هم زده و این ستارگان را به‌سرعت بالاتر و در نتیجه‌ی فاصله‌ی بیشتری می‌رساند. این فرآیند سیگنال ضعیفی را گسیل می‌دهد که اخترشناسان می‌توانند آن‌را اندازه‌گیری کنند.
با شبیه‌سازی رایانه‌ای از حرکت ستارگان و فاصله‌ی آن‌ها و همچنین مقایسه‌ی آن با رصدهایی در نور مرئی، گروه تحقیقاتی ردپایی از چشمه‌ی این جنب و جوش‌های گرانشی می‌یابد. رده‌ی دوم مشاهدات به تپ‌اخترها مربوط می‌شود، بقایای فشرده‌ی ستارگان مرده که سیگنال‌های رادیویی آن‌ها به‌خوبی آشکار می‌شود. این پرتوها به‌وسیله‌ی گرانش سیاهچالهی میان‌جرم مرکزی منحرف می‌شوند که باعث می‌شود آن‌ها را در فاصله‌ی دورتری از مرکز خوشه نسبت به هنگامی که هیچ سیاه‌چاله‌ای در مرکز خوشه نباشد، بیابیم.
با کنارهم قرار دادن این مشاهدات به این نتیجه می‌رسیم که در مرکز توکان ۴۷ سیاه‌چاله‌ای میان‌جرم با جرمی برابر ۲،۲۰۰ خورشید وجود دارد. از آن‌جایی که تلاش برای یافتن این سیاه‌چاله‌ها به تازگی از سر گرفته شده است، این گمان می‌رود که سیاه‌چاله‌های میان جرم این‌چنینی نیز در دیگر خوشه‌های کروی پنهان شده باشند. پژوهش در این‌‌باره نیازمند به داشتن داده‌هایی مشابهی از فاصله و سرعت، هم از ستارگان و هم از هر تپ‌اختری در درون خوشه است.
نوشته: Nature
ترجمه: محسن سلیمان‌زاده - مجله علمی ایلیاد