کشف نخستین سامانه سهگانه سیاهچالهها
اخترشناسان بهتازگی موفق به کشف نخستین سامانه «سهگانه سیاهچاله» شدهاند. این سامانه شامل یک سیاهچاله است که به شدت از ستارهای همنشین تغذیه میکند، در حالی که یک ستاره دیگر، با فاصلهای بیشتر، به دور این سامانه در مدار قرار دارد.
سیاهچالهها معمولاً در نتیجه مرگ خشونتآمیز ستارگان پرجرم در انفجارهای ابرنواختری (Supernova) شکل میگیرند. اما این کشف غیرمنتظره نشان میدهد که ممکن است برخی از سیاهچالهها به روش ملایمتری به نام «رمبش مستقیم» (Direct Collapse) به وجود بیایند.
علت این گمانهزنی این است که اگر منشأ این سیاهچاله یک انفجار شدید ابرنواختری بود، میبایست به همراه خود «تکانه پیشزادی» (Prenatal Kick) ایجاد میکرد که باعث خروج ستاره دورتر از این سامانه میشد. اما در این مورد، ستاره سوم همچنان در مدار این سامانه باقی مانده است.
سامانه V404 Cygni: کشف جدید در کهکشان راه شیری
این سامانه که به نام «V404 سیگنی» (V404 Cygni) شناخته میشود، در کهکشان راه شیری و در حدود ۸۰۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد. پیشتر سیاهچاله و ستاره قربانی آن که در این سامانه به عنوان یک «دوتایی پرتوی ایکس» (X-ray binary) شناخته میشوند، به طور گستردهای مورد مطالعه قرار گرفته بودند. اما بررسی عمیقتری که توسط تیمی به سرپرستی دکتر «کوین برج» (Kevin Burdge) از موسسه فناوری ماساچوست (MIT) انجام شد، نشان داد که این سامانه دوتایی در واقع در مرکز یک سامانه سهگانه قرار دارد.
این کشف به سوالاتی درباره چگونگی تشکیل سیاهچالهها دامن زده است، بهویژه که بیشتر سیاهچالهها تصور میشود در نتیجه انفجارهای خشونتآمیز ستارگان ایجاد شدهاند. با این حال، این سامانه نشان میدهد که سیاهچالهها ممکن است در برخی موارد بدون وقوع یک انفجار ابرنواختری ایجاد شوند.
کشف تصادفی و جالب در اخترشناسی
دکتر برج در مصاحبهای با Space.com اظهار کرد: «این کشف کاملاً تصادفی بود! من داشتم به تصویری از V404 سیگنی نگاه میکردم و متوجه شدم که این سامانه در واقع سهگانه است.»
وی ادامه داد: «آنچه ما متوجه شدیم این است که سیاهچاله در سامانه V404 سیگنی احتمالاً بدون دریافت یک تکانه پیشزادی شکل گرفته است. این بدان معنا نیست که تمام سیاهچالهها بدون تکانه پیشزادی ایجاد میشوند، اما این نشان میدهد که برخی از آنها میتوانند بدون این تکانهها شکل بگیرند.»
ساختار سامانه سهگانه سیاهچاله
این سامانه سهگانه شامل یک سیاهچاله است که با فاصله نزدیک به دور ستاره قربانی خود در حال چرخش است. این ستاره قربانی هر ۶.۵ روز زمینی به دور سیاهچاله میچرخد. در حالی که ستاره سوم که در فاصله بسیار دورتر قرار دارد، به قدری دور است که هر ۷۰,۰۰۰ سال زمینی یک دور کامل به دور سیاهچاله میچرخد.
علیرغم انتظار برای خروج ستاره سوم از سامانه به دلیل نیروی گرانش ضعیف سیاهچاله، این ستاره همچنان به سامانه پیوسته است و این موضوع نشان میدهد که سیاهچاله از طریق رمبش مستقیم ایجاد شده است.
دلیل باقی ماندن ستاره دور در سامانه
برای پاسخ به این سوال که چرا ستاره دورتر از سامانه خارج نشده است، تیم تحقیقاتی ابتدا باید تأیید میکردند که این ستاره واقعاً در حال مدار زدن سامانه دوتایی داخلی V404 سیگنی است. آنها از دادههای ۱۰ ساله تلسکوپ فضایی گایا (Gaia) استفاده کردند. این تلسکوپ حرکات دقیق میلیاردها ستاره در کهکشان راه شیری را نظارت میکند.
نتایج نشان داد که این ستارهها واقعاً در کنار هم حرکت میکنند و احتمال اینکه این حرکت ناشی از تصادف باشد، یک در ده میلیون است. همچنین تیم تحقیقاتی متوجه شد که این ستاره در فاصلهای حدود ۳۵۰۰ برابر فاصله زمین تا خورشید از سیاهچاله قرار دارد.
برج در این باره میگوید: «این که ما دو ستاره جداگانه را با چنین فاصلهای میبینیم، نشان میدهد که این ستارهها باید خیلی از هم دور باشند. احتمالاً این یک تصادف نیست. ما دو ستاره را میبینیم که به دلیل نیروی ضعیف گرانش، به هم پیوستهاند. پس این سامانه باید یک سامانه سهگانه باشد.»
شبیهسازیهای تکامل سامانه
برای درک بهتر اینکه چرا ستاره سوم از سامانه خارج نشده است، برج تعداد زیادی شبیهسازی انجام داد تا ببیند چگونه این سامانه سهگانه سیاهچالهای میتوانسته به شکل کنونی خود درآید و همچنان ستاره سوم را حفظ کند. هر شبیهسازی با سه ستاره آغاز شد و یکی از این ستارهها به سیاهچاله تبدیل شد. سپس یک انفجار ابرنواختری به شبیهسازی اضافه شد و تیم تحقیقاتی میزان انرژی آزاد شده و جهت آن را در هر شبیهسازی تغییر دادند.
نتایج نشان داد که در اکثر موارد، تنها شبیهسازیهایی که انفجار ابرنواختری را حذف میکردند و سیاهچاله را از طریق رمبش مستقیم تشکیل میدادند، با دادههای مشاهدهشده این سامانه مطابقت داشتند.
ستاره سوم: سرنخی برای تعیین سن سامانه
یکی دیگر از نکات جالب در این سامانه این است که ستاره دورتر در حال تبدیل به یک «غول سرخ» (Red Giant) است. غول سرخ مرحلهای از تکامل ستارگان است که در آن ستارهها از فاز اصلی زندگی خود خارج شده و حجمی تا ۱۰۰ برابر اندازه اصلی خود پیدا میکنند.
برج بیان میکند: «ستاره سوم علاوه بر مدار فوقالعاده وسیعش، در حال حاضر در حال تبدیل به یک غول سرخ است که به ما این امکان را میدهد تا سن سامانه را تعیین کنیم.»
تیم تحقیقاتی از این دگرگونی نتیجهگیری کردهاند که ستاره سوم حدود ۴ میلیارد سال سن دارد و به همین ترتیب، سامانه سهگانه سیاهچاله نیز همسن همین ستاره است. این نخستین بار است که دانشمندان قادر به تعیین سن دقیق یک سیاهچاله قدیمی شدهاند.
سوالات باقیمانده و تحقیقات آینده
علیرغم این کشف جالب، همچنان سوالات بسیاری درباره ماهیت این سامانه باقی مانده است. یکی از این سوالات این است که آیا مدار ستاره سوم دایرهای است یا بیضوی؟ تیم تحقیقاتی قصد دارند از ابزار «GRAVITY» که بر روی تلسکوپ بسیار بزرگ اروپا (VLT) نصب شده است، برای پاسخ به این سوال استفاده کنند.
برج در پایان میگوید: «در حال حاضر، این تنها سامانه شناختهشده سیاهچاله سهگانه است، اما ما در حال انجام تحقیقاتی برای کشف سامانههای مشابه بیشتر هستیم.»
مطالب مرتبط
