شكار سیاهچاله های میان جرم با استفاده از ردیاب های امواج گرانشی

شكار سیاهچاله های میان جرم با استفاده از ردیاب های امواج گرانشی سیاهچاله های متوسط بعضی از دست نیافتنی ترین موجودات ساكن كیهان هستند. یافتن آنها و درك آنها می تواند به دانشمندان در كشف رمز و رازهای رشد سیاه چاله های بزرگ و رابطه صمیمی بین سیاهچاله های غول پیكر و كهكشان های میزبان آنها كمك نماید.


به گزارش فیکس سرور به نقل از ایسنا و به نقل از اسپیس، در حالیکه سیاهچاله های متوسط دست نیافتنی هستند، به تازگی تیمی از ستاره شناسان روشی برای گوش دادن به انتشار امواج گرانشی آنها هنگام برخورد با اجرام دیگر ابداع نموده اند.
سیاهچاله ها در جهان ما عموما دارای دو نوع هستند: نسبتاً کوچک و کاملاً عظیم. سیاهچاله های کوچکتر از مرگ ستاره های غول پیکر تشکیل می شوند و جرم آنها می تواند اندک و یا حتی دهها توده خورشیدی باشد. میلیاردها مورد از این سیاهچاله ها وجود دارند که در اعماق هر کهکشان همچون کهکشان راه شیری حضور دارند و در چند دهه گذشته ستاره شناسان موفق به مشاهده بعضی از آنها شده اند.
با این وجود سیاهچاله های عظیم الجثه واقعاً اجرامی با طبیعت متفاوت هستند. جرم آنها از هزاران توده خورشیدی آغاز می شود و می توانند به سادگی تا صدها میلیارد برابر جرم خورشید جرم داشته باشند. آنها بسیار نادرتر از دیگر سیاهچاله ها هستند و هر کهکشان فقط میزبان یک مورد از آنها است که در هسته مرکزی آن کمین کرده اند.
آنچه که خیلی از اخترشناسان آنها را نمی بینند سیاه چاله هایی با جرم متوسط هستند. سیاهچاله میان جرم یا سیاهچاله با جرم متوسط(Intermediate-mass black hole) احتمالاً سیاهچاله های جوانی هستند که از یک انفجار ابرنواختری پدید آمده اند و با بلعیدن مقدار زیادی ماده به این جرم رسیده اند و حالا در این حالت به نظر می رسند. اینها سیاهچاله های فرضی هستند که تصور می شود جرم آنها چند هزار برابر جرم خورشید است.
با وجود سالها جستجو، ستاره شناسان هیچ مدرک قطعی برای وجود هیچ سیاهچاله میان جرم ندارند. مطمئناً نشانه ها و علائمی مانند یک مدار عجیب در مرکز یک خوشه و یک سیگنال نوری عجیب وجود دارد اما هیچ چیز قطعی نیست. یکی از چالش های یافتن سیاهچاله میان جرم این است که محققان دقیقاً مطمئن نیستند که آنها چگونه و از کجا شکل می گیرند. در یک سناریو آنها معتقدند سیاهچاله میان جرم بعنوان پلی بین سیاهچاله های کوچک و بزرگ هستند و در سناریوی دیگر ستاره شناسان فکر می کنند که سیاهچاله میان جرم احتمالاً در خوشه های ستاره ای کروی حضور دارند. خوشه های ستاره ای کروی گلوله هایی از ستاره های قدیمی و در حال مرگ هستند که به دور یک مرکز کهکشانی می چرخند. در حالیکه منشا این خوشه های کروی کاملا مشخص نشده است، تصور می شود که آنها امکان دارد هسته های باقیمانده کهکشان های مرده باشند که با تعاملات بی شمار با کهکشان های بزرگ، توانایی ستاره سازی را از آنها گرفته اند.
بنابراین خوشه های ستاره ای کروی امکان دارد مکان ایده آل برای ساخت سیاهچاله میان جرم باشد. احیانا سیاهچاله های متوسط به صورت مستقیم در اینجا تشکیل شده اند اما هیچگاه فرصتی برای ادغام با یک سیاهچاله بزرگ پیدا نکردند یا سیاهچاله های کوچکتر آغاز به ادغام کرده اند اما به علت محدودیت منبع غذا در خوشه آنها هم موفق نشده اند.
خوشه های ستاره ای کروی کم نور و دور از دسترس هستند و جستجوی مراکز آنها برای یافتن نشانه هایی از سیاهچاله های متوسط کار فوق العاده سختی است. ازاین رو ستاره شناسان به سختی تلاش می کنند تا روش های تشخیص سیاهچاله میان جرم را بیابند.
اخیراً محققان یک روش برای شکار و شناسایی آنها عرضه کرده اند و آن استفاده از ردیاب های امواج گرانشی پیشرفته است. درست مانند سیاه چاله های کلان جرم، سیاهچاله های میان جرم می توانند گاهی اوقات سایر شکارچیان کهکشانی مانند سیاهچاله های کوچکتر را ببلعند. البته این نسبتاً نادر است. سیاهچاله های در حال چرخش به طرز ناامیدکننده ای پایدار هستند آنها می توانند به مدت چندین میلیارد سال در حلقه های اطراف یکدیگر بچرخند. به منظور ادغام دو سیاهچاله، باید سیاهچاله سوم هم در منظومه وجود داشته باشد که مدارهای آنها را بی ثبات کرده و مراحل آغاز رویداد ادغام را ایجاد کند. تیم محققان تخمین زده اند که چه زمانی امکان دارد درون این خوشه های ستاره ای کروی این اتفاق رخ دهد.
خبر بد این است که آشکارسازهای امواج گرانشی مانند رصدخانه موج گرانشی با تداخل سنج لیزریو ویرگو، حساسیت لازم برای تشخیص این امواج گرانشی را ندارند اما خبر خوب این است که آشکارسازهای جدید پیشرفته در حال توسعه هستند.
ستاره شناسان تخمین می زنند که آنتن فضایی تداخل سنج لیزری( یک ردیاب مبتنی بر فضا) می تواند هر سال چند ده ادغام سیاهچاله میان جرم را با این فرض که جرم این سیاهچاله ها چند هزار برابر خورشید است شناسایی کند. حتی امکان دارد لیگو هم بتواند یک یا دو مورد از آنها را در سال شناسایی کند، اما تنها در صورتی این کار انجام می شود که جرم سیاهچاله میان جرم ۱۰۰ برابر جرم خورشیدی باشد.
هرچه محققان سیاهچاله میان جرم را بیشتر درک کنند، بیشتر در مورد رشد و تکامل سیاهچاله ها، روابط آنها با کهکشان های میزبانشان و نقشی که در تاریخ کیهان ایفا می کنند می آموزند.






منبع: