پارسال، منجمان توسط یک سیارک فراری که از جایی بسیار دور عبور میکرد و از منظومه شمسی ما میگذشت، مجذوب شده بودند. این سیارک با سرعتی حدود ۶۸ کیلومتر بر ثانیه حرکت میکرد، کمی بیش از دو برابر سرعت زمین در گردش به دور خورشید.
تصور کنید اگر آن جرم بسیار بزرگتر و سریعتر بود: یک سیاهچاله که با سرعتی نزدیک به ۳۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه حرکت میکند. ما تا زمانی که نیروهای گرانشی شدید آن شروع به بههمزدن مدارهای سیارات بیرونی نکنند، متوجه ورودش نخواهیم شد.
این ممکن است کمی مضحک به نظر برسد – اما در سال گذشته، شواهد متعددی با هم جمع شدهاند تا نشان دهند چنین بازدیدکنندهای غیرممکن نیست. منجمان نشانههای واضحی از سیاهچالههای فوقالعاده پرجرم فراری دیدهاند که از کهکشانهای دیگر عبور میکنند، و شواهدی کشف کردهاند که سیاهچالههای فراری کوچکتر و غیرقابل ردیابی هم احتمالاً آن بیرون وجود دارند.
سیاهچالههای فراری: نظریه
این داستان در دهه ۱۹۶۰ آغاز شد، زمانی که ریاضیدان نیوزلندی، روی کر، راهحلی برای معادلات نسبیت عام اینشتین پیدا کرد که سیاهچالههای در حال چرخش را توصیف میکرد. این امر منجر به دو کشف کلیدی در مورد سیاهچالهها شد.
اول، «قضیه بدون مو» که به ما میگوید سیاهچالهها تنها با سه ویژگی متمایز میشوند: جرم، چرخش و بار الکتریکی آنها.
برای دومین مورد، باید به فرمول معروف اینشتین یعنی E = mc² فکر کنیم که میگوید انرژی جرم دارد. در مورد یک سیاهچاله، راهحل کر به ما میگوید که تا ۲۹ درصد از جرم یک سیاهچاله میتواند به صورت انرژی چرخشی باشد.
فیزیکدان انگلیسی، راجر پنروز، ۵۰ سال پیش نتیجه گرفت که این انرژی چرخشی سیاهچالهها قابل آزادسازی است. یک سیاهچاله در حال چرخش مانند یک باتری است که قادر به آزادسازی مقادیر عظیمی از انرژی ناشی از چرخش است.
یک سیاهچاله میتواند حدود ۱۰۰ برابر انرژی قابل استخراج بیشتری نسبت به یک ستاره با همان جرم داشته باشد. اگر یک جفت سیاهچاله با هم ادغام شوند، مقدار زیادی از آن انرژی عظیم میتواند در چند ثانیه آزاد شود.
دو دهه محاسبات دقیق و طاقتفرسای ابررایانهای طول کشید تا درک شود که وقتی دو سیاهچاله در حال چرخش با هم برخورد میکنند و ادغام میشوند و امواج گرانشی ایجاد میکنند، چه اتفاقی میافتد.
بسته به اینکه سیاهچالهها چگونه میچرخند، انرژی موج گرانشی میتواند در یک جهت بسیار قویتر از جهات دیگر آزاد شود – که باعث میشود سیاهچالهها مانند یک موشک در جهت مخالف شلیک شوند.
اگر چرخشهای دو سیاهچاله برخوردکننده به درستی همراستا باشند، سیاهچاله نهایی میتواند با موتور موشکی به سرعتهای هزاران کیلومتر بر ثانیه برسد.
یادگیری از سیاهچالههای واقعی
تمام اینها نظریه بود، تا اینکه رصدخانههای موج گرانشی لایگو (LIGO) و ویرگو (Virgo) از سال ۲۰۱۵ شروع به شناسایی صداهای ویز و جیرجیر امواج گرانشی ساطع شده از جفتهای سیاهچالههای برخوردکننده کردند.
یکی از هیجانانگیزترین کشفیات، «لرزشهای» سیاهچاله بود: نوعی زنگزدن شبیه دیاپازون از سیاهچالههای تازه تشکیل شده که به ما درباره چرخش آنها میگوید. هرچه سریعتر بچرخند، مدت بیشتری میلرزند.
مشاهدات بهتر و بهتر از سیاهچالههای ادغامشده نشان داد که برخی جفتهای سیاهچاله محورهای چرخشی تصادفی دارند و بسیاری از آنها انرژی چرخشی بسیار بزرگی دارند.
همه اینها نشان میداد که سیاهچالههای فراری یک احتمال واقعی هستند. با حرکت در ۱ درصد سرعت نور، مسیر آنها در فضا از مدارهای خمیده ستارگان در کهکشانها پیروی نمیکند، بلکه تقریباً مستقیم خواهد بود.
سیاهچالههای فراری در طبیعت ردیابی شدند
این ما را به مرحله نهایی در توالی خود میرساند: کشف واقعی سیاهچالههای فراری.
جستجو برای سیاهچالههای فراری نسبتاً کوچک دشوار است. اما یک سیاهچاله فراری با جرم یک میلیون یا یک میلیارد خورشید، هنگام عبور از یک کهکشان، اختلالات عظیمی در ستارگان و گازهای اطراف خود ایجاد میکند.
پیشبینی میشود که آنها ردپاهایی از ستارگان را در پشت سر خود باقی بگذارند که از گاز میانستارهای به همان شکلی که ردپاهای ابر در پشت یک هواپیما تشکیل میشوند، شکل میگیرند. ستارگان از سقوط گاز و غبار جذب شده به سیاهچاله عبوری شکل میگیرند. این فرآیندی است که دهها میلیون سال طول میکشد در حالی که سیاهچاله فراری از یک کهکشان عبور میکند.
در سال ۲۰۲۵، چندین مقاله تصاویری از خطوط مستقیم و شگفتانگیز ستارگان درون کهکشانها، مانند تصویر زیر، را نشان دادند. اینها به نظر میرسد شواهد متقاعدکنندهای برای سیاهچالههای فراری باشند.
یک مقاله به رهبری منجم ییل، پیتر ون داکوم، یک کهکشان بسیار دور را توصیف میکند که توسط تلسکوپ جیمز وب تصویربرداری شده و دارای یک ردپای درخشان و شگفتانگیز به طول ۲۰۰,۰۰۰ سال نوری است. این ردپا اثرات فشار مورد انتظار از تراکم گرانشی گاز هنگام عبور یک سیاهچاله را نشان داد: در این حالت، نشاندهنده سیاهچالهای با جرم ۱۰ میلیون برابر خورشید است که با سرعت تقریباً ۱۰۰۰ کیلومتر بر ثانیه حرکت میکند.
مقاله دیگر یک ردپای دراز و مستقیم را توصیف میکند که از عرض یک کهکشان به نام NGC3627 عبور میکند. این مورد احتمالاً ناشی از یک سیاهچاله با جرم حدود ۲ میلیون برابر جرم خورشید است که با سرعت ۳۰۰ کیلومتر بر ثانیه حرکت میکند. ردپای آن حدود ۲۵,۰۰۰ سال نوری طول دارد.
اگر این فراریهای فوقالعاده پرجرم وجود داشته باشند، پس پسرعموهای کوچکتر آنها نیز باید وجود داشته باشند، زیرا مشاهدات موج گرانشی نشان میدهد که برخی از آنها با چرخشهای مخالف مورد نیاز برای ایجاد ضربههای قدرتمند با هم ترکیب میشوند. سرعتها به اندازه کافی زیاد هستند تا آنها بتوانند بین کهکشانها سفر کنند.
بنابراین سیاهچالههای فراری که از درون و بین کهکشانها میدرند، جزء جدیدی از جهان شگفتانگیز ما هستند. غیرممکن نیست که یکی از آنها در منظومه شمسی ما ظاهر شود، که میتواند نتایج فاجعهباری به همراه داشته باشد.
ما نباید به خاطر این کشف بیخوابی بکشیم. احتمال آن بسیار ناچیز است. این فقط راه دیگری است که داستان جهان ما کمی غنیتر و کمی هیجانانگیزتر از قبل شده است.
