این هیولاهای عظیم زمانی شکل میگیرند که ستارههایی با جرم کافی در پایان چرخه زندگی خود دچار فروپاشی گرانشی میشوند و لایههای بیرونیشان را در یک انفجار ابرنواختری رها میکنند. وجود آنها با کار ستارهشناس آلمانی، کارل شوارتزشیلد، و فیزیکدان هندی-آمریکایی، سابرامانیان چاندراسخار، بهعنوان پیامدی از نظریه نسبیت عام اینشتین تبیین شد. تا دهه ۱۳۴۸، ستارهشناسان تأیید کردند که سیاهچالههای کلانجرم (SMBHs) در مرکز کهکشانهای عظیم قرار دارند و نقش مهمی در تکامل آنها ایفا میکنند.
اما تنها در سالهای اخیر، نخستین تصاویر از سیاهچالهها توسط تلسکوپ افق رویداد (EHT) به دست آمد. این تصاویر و سایر مشاهدات اطلاعاتی درباره سیاهچالهها ارائه دادند که تصورات پیشین را به چالش کشیدند. در مطالعهای اخیر به سرپرستی تیمی از MIT، ستارهشناسان نوساناتی مشاهده کردند که نشان میداد یک سیاهچاله کلانجرم در یک کهکشان همسایه در حال بلعیدن یک کوتوله سفید است. اما بهجای تکهتکه کردن آن، همانطور که مدلهای نجومی پیشبینی میکنند، به نظر میرسید کوتوله سفید در حین سقوط به سیاهچاله سرعتش کاهش مییابد – پدیدهای که پیش از این هرگز دیده نشده بود!
این مطالعه به سرپرستی مگان مسترسون، دانشجوی دکتری مؤسسه کاولی MIT در زمینه تحقیقات اخترفیزیک و فضا، انجام شد. او با پژوهشگرانی از مراکز علمی مختلف همکاری کرد، از جمله دانشکده مهندسی هستهای نجوم، مؤسسه کاولی اخترشناسی و اخترفیزیک (KIAA-PU)، مرکز علوم فضایی و فناوری (CSST) و دانشگاه مریلند، همچنین نهادهای دیگری نظیر مرکز اخترزیستشناسی (CAB) و ناسا نیز در این همکاری نقش داشتند.
از آنچه ستارهشناسان درباره سیاهچالهها آموختهاند، این اجرام گرانشی عظیم با مادهای در حال سقوط (گاز، گردوغبار و حتی نور) احاطه شدهاند که دیسکهای مارپیچی درخشانی را تشکیل میدهد. این ماده و انرژی با سرعت نزدیک به نور شتاب میگیرند و در حین سقوط، گرما و تابش (عمدتاً در اشعه فرابنفش) آزاد میکنند. این اشعهها با ابر پلاسمای باردار الکتریکی (تاج) اطراف سیاهچاله واکنش میدهند و تابش را به طولموج اشعه ایکس تقویت میکنند.
از سال ۱۳۸۹، تلسکوپ XMM-Newton ناسا کهکشان 1ES 1927+654 را در فاصله ۲۳۶ میلیون سال نوری در صورت فلکی اژدها مشاهده کرده است که یک سیاهچاله با جرمی معادل ۱٫۴ میلیون جرم خورشیدی در مرکز آن قرار دارد. در سال ۱۳۹۶، تاج اشعه ایکس این سیاهچاله بهطرز مرموزی ناپدید شد و پس از آن فورانی رادیویی و افزایش تابش اشعه ایکس رخ داد – پدیدهای که به نوسانات شبهدورهای (QPO) معروف است.
اعتبار: ناسا/دانشگاه ایالتی سونوما، آرور سیمونه.
در مشاهداتی از سالهای ۱۴۰۱ تا۱۴۰۳، سرعت نوسانات افزایش یافت و به نیمی از سرعت نور رسید. در نهایت، این نوسانات تثبیت شدند که گمانهزنیهای تازهای را به وجود آورد. محققان پیشبینی میکنند که اگر کوتوله سفیدی در حال گردش به دور این سیاهچاله باشد، ماموریت آتی ESA به نام LISA در دهه ۱۴۰۸ میتواند این پدیده را تأیید کند. مقاله تیم مسترسون قرار است در Nature منتشر شود.
سیاهچالهها و پدیدههای مرتبط با آنها همچنان برای دانشمندان معماهای زیادی به همراه دارند. این مطالعه جدید نشان میدهد که برخلاف پیشبینیهای قبلی، رفتار سیاهچالهها در تعامل با اجرام دیگر، مانند کوتولههای سفید، میتواند به گونهای غیرمنتظره باشد. بهویژه، کاهش سرعت سقوط یک کوتوله سفید به داخل سیاهچاله به جای تکهتکه شدن آن، یک پدیده جدید است که میتواند دیدگاههای جدیدی را در مورد نحوه تعامل اجرام مختلف با سیاهچالهها به وجود آورد. علاوه بر این، نوسانات نادر و سریع در تابشهای اشعه ایکس که از سیاهچالهها مشاهده میشود، به این معناست که ممکن است اجرام عظیمتری مانند کوتولههای سفید در حال چرخش به دور سیاهچالهها باشند و تاثیرات جدیدی بر مدلهای فعلی نظریههای گرانشی داشته باشند.
این مطالعه همچنین نشان میدهد که پیشرفتهای تکنولوژیک، مانند تلسکوپ EHT و ماموریتهای آینده مانند LISA، میتوانند به کشف پدیدههای جدید در این زمینه کمک کنند و شواهد جدیدی از رفتار و ویژگیهای سیاهچالهها را فراهم آورند. این مشاهدات نهتنها برای نظریهپردازان گرانش و اخترفیزیک، بلکه برای کسانی که به فهم عمیقتر از طبیعت کیهان علاقه دارند، اهمیت زیادی دارد.
