دانش ما درباره‌ی سیاه‌چاله‌ها هنوز کامل نیست. می‌دانیم که نوعی از سیاه‌چاله‌ها به نام سیاه‌چاله‌های ستاره‌ای (Stellar-mass Black Holes) در پایان عمر ستارگان پرجرم و بر اثر فروریزش آن‌ها پدید می‌آیند. همچنین می‌دانیم که سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم (Supermassive Black Holes) در قلب کهکشان‌ها سکونت دارند و گاهی با یکدیگر ادغام می‌شوند. با این حال، دو نوع فرضی دیگر از سیاه‌چاله‌ها نیز مطرح شده‌اند: سیاه‌چاله‌های نخستین (Primordial Black Holes) که احتمال دارد در نخستین لحظات پس از مهبانگ شکل گرفته باشند، و سیاه‌چاله‌های میان‌جرم (Intermediate-mass Black Holes) که جرم‌شان بین دو گروه دیگر قرار می‌گیرد. وجود این دو دسته هنوز قطعی نیست و همین نشان می‌دهد که درک ما از این اجرام شگفت‌انگیز هنوز ناقص است.
دلیل اصلی این ناتوانی درک، دشواری مشاهده‌ی مستقیم سیاه‌چاله‌هاست. بیشتر کهکشان‌ها در مرکز خود سیاه‌چاله دارند، اما سیاه‌چاله فقط زمانی قابل آشکارسازی است که در حال بلعیدن ماده‌ی پیرامون باشد و تابش تولید کند. در این حالت به آن‌ها هسته‌های فعال کهکشانی (AGN) می‌گویند.
اخیراً گروهی از اخترشناسان توانسته‌اند یک هسته فعال کهکشانی را در یک کهکشان کوتوله‌ی دوردست شناسایی کنند که حدود ۲۳۰ میلیون سال نوری از ما فاصله دارد. نکته‌ی شگفت‌انگیز این است که این سیاه‌چاله در مرکز کهکشان جای ندارد، بلکه حدود ۳۲۰۰ سال نوری از مرکز فاصله گرفته است. و مهم‌تر اینکه، این نخستین مورد کشف‌شده نیست.
این کشف در مجله Science Bulletin منتشر شده و مقاله‌ای با عنوان «کاندیدای سیاه‌چاله‌ی پرجرم سرگردان با فوران جت در یک کهکشان کوتوله» را شامل می‌شود. نویسنده‌ی اصلی این پژوهش یوانچی لیو از رصدخانه نجومی شانگهای است.
سیاه‌چاله‌ای که شناسایی شده، جرمی عظیم دارد و مانند یک هسته فعال کهکشانی در حال جذب ماده است. این سیاه‌چاله حتی جت‌های پرانرژی ویژه‌ی AGN را نیز تولید می‌کند. این یافته نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌ها می‌توانند حتی در خارج از مرکز کهکشان فعالانه ماده ببلعند و رشد کنند. این موضوع غیرمنتظره است، زیرا معمولاً مرکز کهکشان‌ها به‌عنوان مخزن بزرگ گاز عمل می‌کند و انتظار می‌رود سیاه‌چاله‌ها در همان نقطه تغذیه شوند.
نویسندگان مقاله توضیح می‌دهند:
«هسته‌های فعال کهکشانی جابه‌جا شده یا خارج از هسته (Off-nuclear AGN) به‌طور فزاینده‌ای به‌عنوان آزمایشگاه‌های مهمی برای درک دینامیک کهکشانی و تکامل سیاه‌چاله‌ها شناخته می‌شوند. مطالعات اخیر نشان داده‌اند که این پدیده در میان انواع مختلف کهکشان‌ها نسبتاً رایج است.»
این تصویر هنری، یک هسته فعال کهکشانی (AGN) را نشان می‌دهد که هنگام بلعیدن گاز، پرتو و جت‌های انرژی ساطع می‌کند. در حالی که معمولاً AGNها در مرکز کهکشان‌ها یافت می‌شوند، پژوهشگران یک سیاه‌چاله/AGN را در فاصله‌ای بیش از ۳۲۰۰ سال نوری از مرکز یک کهکشان کوتوله شناسایی کرده‌اند. منبع تصویر: ناسا، آژانس فضایی اروپا، آژانس فضایی کانادا، جوزف اولمستد (STScI).
اخترشناسان علاقه‌ی زیادی به بررسی سیاه‌چاله‌ها در کهکشان‌های کوتوله دارند. این کهکشان‌ها به‌دلیل جرم کمتر و تاریخچه‌ی تکاملی ساده‌تر، سرنخ‌های دست‌نخورده‌تری از فرآیندهایی که سیاه‌چاله‌هایشان را شکل داده باقی نگه داشته‌اند. همچنین عمق چاه گرانشی این کهکشان‌ها کمتر است و همین باعث می‌شود رویدادهایی مانند ادغام کهکشان‌ها یا برهم‌کنش با اجرام دیگر به‌راحتی بتوانند سیاه‌چاله‌ها را از مرکز بیرون بیندازند. احتمالاً همین سازوکار در مورد کشف اخیر رخ داده است.
این کشف تازه حاصل پروژه‌ی نقشه‌برداری از کهکشان‌های نزدیک در رصدخانه آپاچی پوینت (MaNGA) است. این برنامه در حال ترسیم نقشه‌ی حدود ۱۰ هزار کهکشان و بررسی ساختارهای جنبشی داخلی و ترکیب گاز و ستارگان آن‌هاست. تاکنون ۶۲۸ کهکشان کوتوله دارای کاندیدای AGN شناسایی شده‌اند که از میان آن‌ها حدود ۳۹۰ مورد، یعنی چیزی نزدیک به ۶۲ درصد، خارج از مرکز کهکشانی قرار دارند.
در این پژوهش، تیم از آرایه‌ی Very Long Baseline Array (VLBA) برای مطالعه‌ی یک کهکشان کوتوله به نام MaNGA 12772-12704 استفاده کرد. چون این کهکشان هیچ نشانه‌ای از ادغام اخیر مانند دُم‌های کشندی یا هسته‌های دوتایی ندارد، پژوهشگران نتیجه گرفتند که آنچه مشاهده کرده‌اند یک سیاه‌چاله‌ی جابه‌جا شده است. محاسبات نشان داد که این سیاه‌چاله حدود ۳۰۰ هزار برابر جرم خورشید جرم دارد. این مقدار می‌تواند آن را در دسته‌ی کمیاب سیاه‌چاله‌های میان‌جرم قرار دهد، بسته به اینکه مرز تعریف کدام پژوهشگر را در نظر بگیریم.
یافته‌ی جدید نشان می‌دهد سیاه‌چاله‌ها می‌توانند خارج از مرکز کهکشان نیز رشد کنند، حتی بدون دسترسی به منابع گاز انباشته‌شده در قلب کهکشان. این کشف، شواهد مستقیمی در حمایت از مسیر جایگزین رشد سیاه‌چاله‌ها ارائه می‌دهد. اخترفیزیک‌دانان می‌دانند که سیاه‌چاله‌ها یا از طریق بلعیدن گاز و یا در نتیجه‌ی ادغام با یکدیگر هنگام ادغام کهکشان‌ها رشد می‌کنند. رصدهای موج گرانشی این موضوع را تأیید کرده است. اما این مطالعه نشان می‌دهد که رشد سیاه‌چاله‌ها می‌تواند بدون ادغام و بدون حضور در مرکز کهکشانی نیز رخ دهد.
یک تیم بین‌المللی از اخترشناسان، سیاه‌چاله‌ای را در مکانی غیرمعمول کشف کرده‌اند. در حالی که سیاه‌چاله‌های پرجرم معمولاً در مرکز کهکشان‌ها قرار دارند، این یکی تقریباً یک کیلوپارْسِک، یا بیش از ۳۲۰۰ سال نوری، از هسته‌ی کهکشان کوتوله‌ی خود فاصله دارد. این مورد تنها نمونه نیست و نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌ها می‌توانند صرف‌نظر از حضور در مرکز کهکشانی، همچنان گاز ببلعند و پرجرم‌تر شوند. منبع تصویر: طرح هنری (تصویر تولیدشده با ChatGPT). اعتبار: آکادمی علوم چین.
تائو آن، یکی از نویسندگان مقاله، در بیانیه‌ای مطبوعاتی گفت:
«این کشف ما را وادار می‌کند درباره‌ی هم‌تکاملی سیاه‌چاله و کهکشان دوباره بیندیشیم. سیاه‌چاله‌ها فقط موتورهای مرکزی نیستند، بلکه ممکن است در حاشیه‌ها نیز quietly شکل میزبان خود را تغییر دهند.»
پیامدهای این موضوع بسیار عمیق است، به‌ویژه درباره‌ی شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم در آغاز کیهان. مدل‌های سنتی نمی‌توانند به‌سادگی توضیح دهند که چگونه این سیاه‌چاله‌ها در مدت کوتاهی پس از مهبانگ به جرم میلیاردها خورشید رسیده‌اند. مدل رایج رشد، بر این فرض استوار است که گاز به‌طور کارآمد و پیوسته به سمت مرکز کهکشان هدایت شده و توسط سیاه‌چاله بلعیده می‌شود.
پنل سمت چپ، توزیع مکانی یونش در سراسر کهکشان را نشان می‌دهد، در حالی که ستاره‌ی سیاه محل سیاه‌چاله را مشخص کرده است. پنل سمت راست، مشاهدات SDSS در باند g را نشان می‌دهد که برای شناسایی هسته‌ی فعال کهکشانی (AGN) به‌کار رفته است. این تصویر همچنین کانتورهای رادیویی به‌دست‌آمده از پیمایش FIRST را نشان می‌دهد که بیانگر جابه‌جایی AGN است. منبع تصویر: لیو و همکاران، ۲۰۲۵، ساینس بولتن.
اما پژوهشگران توضیح می‌دهند:
«کهکشان MaNGA 12772-12704 مسیر دیگری را پیشنهاد می‌کند: سیاه‌چاله‌ها می‌توانند از طریق رویدادهای پراکنده‌ی جذب در سراسر کهکشان خود رشد کنند.» در جهان آغازین، کهکشان‌ها آشفته و سرشار از گاز بودند و بنابراین این مسیر جایگزین ممکن است اهمیت بیشتری داشته باشد.
این کشف همچنین دانشمندان را وادار می‌کند تا درک خود از بازخورد AGN را بازنگری کنند؛ فرآیندی مهم که در شکل‌گیری ستارگان و دینامیک گاز درون کهکشان‌ها نقش دارد. به گفته‌ی نویسندگان:
«این مشاهدات نشان می‌دهند که حتی سیاه‌چاله‌های جابه‌جا شده می‌توانند بازخورد مکانیکی ایجاد کنند و بر شکل‌گیری ستاره و دینامیک گاز در کهکشان‌های میزبان اثر بگذارند. جت مشخص این AGN خارج‌هسته‌ای نشان می‌دهد که سامانه‌های دیسک-جت که در AGNهای پرقدرت در کهکشان‌های عظیم دیده می‌شوند، می‌توانند خارج از مرکز کهکشان نیز تشکیل شوند و پایدار بمانند. این امر افق‌های تازه‌ای در فیزیک AGN می‌گشاید.»
به این ترتیب، این کشف به انتقال سیاه‌چاله‌های سرگردان از یک ایده‌ی فرضی به واقعیتی مشاهده‌شده کمک می‌کند. با پیشرفت تلسکوپ‌های قدرتمندتر، اخترشناسان خواهند توانست نمونه‌های بیشتری از این سیاه‌چاله‌ها را تأیید کنند؛ از جمله صدها کاندیدای دیگری که هنوز در حالت نامشخص قرار دارند. زمانی که ابزارهای دقیق‌تر امکان بررسی مرکز و ساختار کهکشان‌ها را فراهم کنند، احتمالاً روشن خواهد شد که وجود AGNهای جابه‌جا شده چندان هم نادر نیست، به‌ویژه در کهکشان‌های کوتوله.
در نتیجه، درک ما از سیاه‌چاله‌ها، این اسرارآمیزترین اجرام کیهان، یک گام بزرگ به جلو برخواهد داشت.
دانشجوی دکتری ژئوفیزیک گرایش لرزه شناسی هستم. ژئوفیزیک به بررسی ابعاد زمین و اتفاقاتی مانند زلزله و لرزه هایی که توسط فعالیت انسان به‌وجود می‌آید، می پردازد. فعالیت در حوزه زمین و فضا از علاقه مندی ام است.
