دو سیاه‌چاله غول‌پیکر کهکشان را بهم ریختند: کشف امواجی شگفت‌انگیز!

آشکارسازی امواج از دل دو سیاه‌چالهٔ عظیم‌الجثه در یک کهکشان

دانشمندان با بهره‌گیری از یافته‌های رصدخانهٔ “نیل گِرِلز سوئیفت” متعلق به ناسا، برای اولین بار، سیگنالی را از یک جفت سیاه‌چالهٔ غول‌پیکر که ابر گازی واقع در مرکز کهکشان را به هم می‌ریزند، شناسایی کرده‌اند. لورنا هرناندز-گارسیا، اخترفیزیک‌دان از مؤسسهٔ اخترفیزیک هزاره و دانشگاه والپارایزو در شیلی می‌گوید: «این یک پدیدهٔ بسیار عجیب است؛ چیزی به نام AT 2021hdr که تقریباً هر چند ماه یک‌بار تکرار می‌شود.» او اضافه کرد: «ما گمان می‌کنیم که یک ابر گاز، این سیاه‌چاله‌ها را احاطه کرده است. در حین گردش سیاه‌چاله‌ها به دور هم، با ابر گاز برخورد کرده و آن را متلاشی و می‌بلعند. این امر باعث ایجاد یک الگوی نوسانی در نور ساطع‌شده از این منظومه می‌شود.»

مقاله ای دربارهٔ AT 2021hdr به رهبری خانم هرناندز-گارسیا، در ۱۳ نوامبر در نشریهٔ اخترشناسی و اخترفیزیک منتشر شد. این دو سیاه‌چاله در مرکز کهکشانی به نام 2MASX J21240027+3409114 جای گرفته‌اند که یک میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد و در صورت فلکی “قیفاووس” واقع است. فاصلهٔ این دو سیاهچاله حدود ۱۶ میلیارد مایل (۲۶ میلیارد کیلومتر) است؛ آن‌قدر نزدیک که نور تنها یک روز زمان نیاز دارد تا از میانشان عبور کند. جرم کلی آن‌ها ۴۰ میلیون برابر جرم خورشید است.

محاسبات دانشمندان نشان می‌دهد که این سیاه‌چاله‌ها هر ۱۳۰ روز یک دور کامل به دور یکدیگر می‌چرخند و حدود ۷۰٫۰۰۰ سال دیگر به هم برخورد و ادغام خواهند شد. AT 2021hdr برای اولین بار در مارس ۲۰۲۱ توسط تیم ZTF (تأسیسات گذرا زویکی) که تحت هدایت موسسهٔ فناوری کالیفرنیا (کلتک) فعالیت می‌کند، در رصدخانهٔ پالومارِ کالیفرنیا رویت شد. این رخداد توسط ALeRCE (یادگیری خودکار برای طبقه‌بندی سریع رخدادها) به‌عنوان یک منبع بالقوهٔ جذاب شناسایی شد. این تیمِ چندرشته‌ای، از ابزارهای هوش مصنوعی در کنارِ تخصص انسانی بهره می‌گیرد تا رخدادهای آسمان شب را به جامعهٔ نجومی گزارش دهد و از حجم عظیم داده‌های گردآوری‌شده توسط برنامه‌های رصدی مثل ZTF استفاده کند.

پژوهش‌های تازه دربارهٔ انفجارهای ستاره‌ای

آلخاندرا مونیوز-آرانسیبیا، یکی از نویسندگان این مقاله و از اعضای تیمِ ALeRCE و دانشمند اخترفیزیک در مؤسسهٔ اخترفیزیک میلنیم و مرکز مدل‌سازی ریاضی در دانشگاه شیلی، اظهار کرد: «در ابتدا تصور می‌شد که این انفجارها نوعی ابرنواختر باشند، اما رخدادهای سال ۲۰۲۲ ما را به فکر راه‌حل‌های دیگری انداخت.» و افزود: «هر رخداد بعدی به ما کمک کرد تا مدل خودمان را از آنچه در این منظومه در حال وقوع است، بهبود بخشیم.»

از زمان نخستین انفجار، ZTF هر ۶۰ تا ۹۰ روز انفجارهایی از AT 2021hdr را شناسایی کرده است. خانم هرناندز-گارسیا و همکارانش از نوامبر ۲۰۲۲ به رصد این منبع با تلسکوپ سوئیفت مشغول شده‌اند. این تلسکوپ به آن‌ها کمک کرد تا دریابند که این منظومهٔ دوتایی، در نور فرابنفش و اشعهٔ ایکس هم دارای نوساناتی است که هم‌زمان با رصدِ ZTF در طیفِ نور مرئی، رخ می‌دهند.

محققان با استفاده از روشی شبیه به “معیار گُلدیلاکس”، مدل‌های گوناگونی را برای توضیح آنچه در داده‌ها مشاهده می‌کردند، حذف کردند. در ابتدا، آن‌ها گمان می‌کردند که این سیگنال می‌تواند نتیجهٔ فعالیت‌های معمول در مرکز کهکشان باشد. سپس به این فکر افتادند که آیا رخدادِ تخریبِ جزر و مدی — یعنی نابودی ستاره‌ای که بیش‌از‌اندازه به یکی از سیاه‌چاله‌ها نزدیک شده — می‌تواند عامل این پدیده باشد. در نهایت، به احتمال دیگری رسیدند: تخریبِ جزر و مدی یک ابرِ گازی که از خود منظومهٔ دوتایی بزرگ‌تر بود.

زمانی که این ابر با سیاه‌چاله‌ها برخورد کرد، جاذبهٔ آن‌ها ابر را تکه‌پاره کرد و رشته‌هایی از آن در اطراف دو سیاه‌چاله شکل گرفت. در این فرآیند، اصطکاک موجب گرم‌شدنِ ابر شد. گاز در نزدیکی سیاه‌چاله‌ها بسیار متراکم و داغ می‌شد. هم‌زمان با چرخشِ سیستمِ دوتایی، تعامل‌های پیچیدهٔ نیروها، بخشی از گاز را طی هر دور گردش، از این منظومه خارج می‌کند. این فعل‌وانفعالات، نوسان‌های نوری را پدید می‌آورد که تلسکوپ سوئیفت و ZTF آن‌ها را ثبت می‌کنند.

خانم هرناندز-گارسیا و تیم همراه، قصد دارند به رصد AT 2021hdr ادامه دهند تا این منظومه را بهتر بشناسند و مدل‌های خود را بهبود بخشند. آن‌ها هم‌چنین به مطالعهٔ کهکشانِ میزبانِ این سیاه‌چاله‌ها که درحال حاضر در حال ادغام با کهکشان دیگری است، علاقه‌مند هستند — رخدادی که برای اولین بار در مقالهٔ آن‌ها گزارش شده است.

اس. برادلی سنکو، محقق ارشدِ سوئیفت در مرکز پروازِ فضایی گوداردِ ناسا در گرین‌بلت، مریلند، گفت: «با نزدیک شدن سوئیفت به بیستمین سالگردش، دیدن این‌همه دانشِ نو که همچنان به جامعهٔ علمی کمک می‌کند، بسیار شگفت‌انگیز است.» و اضافه کرد: «هنوز هم مطالب زیادی وجود دارد که سوئیفت می‌تواند به ما دربارهٔ کیهانِ همواره در حال تغییرمان بیاموزد.»