در مرکز کهکشان راه‌شیری چند سیاه‌چاله وجود دارد؟
مجله علمی ایلیاد – گروهی از اخترفیزیک‌دانان از دانشگاه کلمبیا، دوازده سیاه‌چاله‌ی کوچک را در اطراف سیاه‌چاله‌ی غول‌پیکر مرکزی کهکشان راه‌شیری کشف کردند. این یافته، اولین سرنخ از پیش‌بینی علمی انجام شده در دهه‌های گذشته در مورد تعداد سیاه‌چاله‌های موجود در مرکز کهکشان ما است.
«چاک هیلی» نویسنده‌ی اصلی این مقاله، اخترفیزیک‌دان و مدیر آزمایشگاه اخترفیزیک دانشگاه کلمبیا، گفت: «اگر رفتار و تعامل سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر با سیاه‌چاله‌های کوچک، سوالی در ذهن شما ایجاد کرده است، در این تحقیق ما تا حد زیادی به جواب سوال شما رسیده‌ایم. ما تنها در کهکشان راه‌شیری می‌توانیم اتفاقات بین سیاه‌چاله‌های اَبَرپُرجرم را با سیاه‌چاله‌های کوچک‌تر مورد مطالعه قرار دهیم، زیرا دیگر کهکشان‌ها به‌قدری از ما دور هستند که امکانات کنونی ما قادر به مطالعه و جمع‌آوری اطلاعات از آن‌ها نیست. معنی حرف من این است که ما تنها یک آزمایشگاه برای این پژوهش داریم و آن کهکشان خودمان است.»
مقاله‌ی استخراج شده از این تحقیق در مجله‌ی Nature منتشر شده است. برای بیش از دو دهه، دانشمندان برای به‌دست آوردن شواهدی در حمایت از نظریه‌ی وجود تعداد زیادی سیاه‌چاله‌ی کوچک در اطراف سیاه‌چاله‌های ابرپرجرمِ مرکز کهکشان‌ها، تلاش کردند.
هیلی ادامه داد: «کهکشان ما ۱۰۰،۰۰۰ سال‌نوری گستردگی دارد. ما توانسته‌ایم حدود ۶۰ سیاه‌چاله‌ی کوچک در کهکشان راه‌شیری شناسایی کنیم که البته تعداد حقیقی آن‌ها بسیار بیشتر است. انتظار داریم حدود ۱۰،۰۰۰ تا ۲۰،۰۰۰ سیاه‌چاله‌ی کوچک در منطقه‌ای با گستردگی ۶ سال‌نوری در اطراف مرکز کهکشان‌مان وجود داشته باشد که هیچ‌کس قادر به شناسایی همه‌ی آن‌ها نیست. این در حالی است که برای اثبات وجود این تعداد سیاه‌چاله در اطراف مرکز کهکشان راه‌شیری شواهد معتبر زیادی وجود ندارد.»
هیلی توضیح داد که مرکز کهکشان ما با هاله‌ای از گاز و گردوغبار احاطه شده است و بستری را برای تولد، زندگی، مرگ و تبدیل شدن آن‌ها به سیاه‌چاله فراهم می‌کند. همچنین سیاه‌چاله‌های خارج از این هاله نیز تحت تاثیر کشش سیاه‌چاله‌ی ابرپرجرم مرکزی به داخل هاله کشیده می‌شوند و در اطراف آن به دام می‌افتند. در حالی که اکثر این سیاه‌چاله‌ها به بقای خود ادامه می‌دهند، برخی از آن‌ها با نزدیک شدن به ستاره‌ای، هم‌دم آن می‌شوند و زندگی متفاوتی برای‌شان رقم می‌خورد.
در گذشته، تلاش‌های زیادی برای پیدا کردن چنین شواهدی به‌دنبال رصد درخشش انفجارهای اشعه‌ی ایکس حاصل از فعل و انفعالات سیاه‌چاله‌های دوتایی، انجام شده بود که همگی به شکست منجر شده بودند
هیلی گفت: «این روشی رایج است که ما بخواهیم با آن به جستجوی سیاه‌چاله‌ها برویم، اما مرکز کهکشان خیلی از زمین دور است و این انفجارها، با هر درخشش قوی‌ای هم تنها هر ۱۰۰ تا ۱۰۰۰ سال یک‌بار رصد می‌شوند.» پس از آن بود که هیلی و همکارانش سیاه‌چاله‌ای دوتایی را کشف کردند. آن‌ها دریافتند که باید به دنبال منابع خیره‌کننده‌تر و مستمری از اشعه‌ی ایکس باشند.
هیلی اضافه کرد: «اگر چنین انفجارهای بزرگی به‌طور مداوم رخ می‌داد، این کشف‌ها بسیار آسان‌تر بودند، اما این‌طور نیست؛ پس ما باید به‌دنبال روش دیگری برویم. سیاه‌چاله‌ها دیده نمی‌شوند و باید روش هوشمندانه‌ای را انتخاب کرد. ما به‌دنبال همان سیاه‌چاله‌های جدا شده از دیگران و ترکیب شدن با ستارگان هستیم که منبع اشعه‌ی ایکس بسیار قوی‌ای خواهند بود. ما به‌دنبال کشف آن‌ها بودیم و باید درک کنیم چه تعداد سیاه‌چاله با ستارگان ترکیب شده‌اند که با این درک می‌توانیم جمعیت سیاه‌چاله‌های جدا شده از دیگر سیاه‌چاله‌ها را پیدا کنیم.»
در ادامه، هیلی و همکارانش از داده‌های رصدخانه‌ی اشعه‌ی ایکس چاندرا برای آزمایش روش خود استفاده کردند. با این روش، آن‌ها موفق به کشف ۱۲ سیاه‌چاله‌ی کوچک در فاصله‌ی ۳ سال نوری از مرکز کهکشان راه‌شیری شدند. سپس آن‌ها خواص و توزیع سامانه‌های دوتایی شناسایی شده را تجزیه و تحلیل کردند و از مشاهدات خود وجود ۳۰۰ تا ۵۰۰ سیاه‌چاله‌ی دوتایی و ۱۰،۰۰۰ سیاه‌چاله‌ی جدا شده در اطراف مرکز کهکشان راه‌شیری را برآورد کردند.
هیلی گفت: «این یافته‌ها تایید نظریه‌ای کلی است و مفاهیم زیادی را شامل می‌شود. این یافته‌ها به‌طور قابل‌توجهی موجب پیشرفت در مطالعات امواج‌گرانشی خواهد شد، زیرا دانستن تعداد سیاه‌چاله‌ها در مرکز کهکشانی معمولی می‌تواند به پیش‌بینی بهتر رخ‌دادهای گرانشی کمک می‌کند.»
نوشته: Columbia University
ترجمه: علی عمانی – مجله علمی ایلیاد