نشانه های سیگنال مرموز به کوچکترین سیاهچاله ای که تا کنون کشف شده است

در فاصله ۵۸۲۵ سال نوری از زمین، یک ستاره غول قرمز دیده شده است که گویی در یک رقص مداری آهسته با یک همراه دوتایی حرکت می کند. مشکل؟ مطلقاً هیچ نوری از جایی که همراه باینری باید باشد نمی آید.

جالب تر میشه بر اساس رفتار غول سرخ، اخترشناسان به رهبری سونگ وانگ از آکادمی علوم چین تشخیص داده اند که جرم جسم نامرئی فقط ۳.۶ برابر جرم خورشید است. تنها یک چیز می تواند باشد: یک سیاهچاله، سیاهچاله ای با اندازه کوچک که در میانه یک فضای خالی مرموز در داده ها به نام شکاف جرم پایین تر به صدا در می آید.

G3425 با نام G3425 ممکن است اطلاعات زیادی در مورد سیاهچاله های کوچک به ما بیاموزد.

محققان در مقاله خود می نویسند: ‘کشف نادر G3425 شواهدی را برای وجود سیاهچاله های با شکاف جرمی در دوتایی های غیر متقابل ارائه می دهد که تشخیص آن از طریق گسیل اشعه ایکس دشوار است.’

مهم‌تر از آن، شکل‌گیری مدار دایره‌ای وسیع و شگفت‌آور آن، نظریه‌های تکامل دوتایی و انفجار ابرنواختر کنونی را به چالش می‌کشد.

سیاهچاله ها بر روی زنجیره ای از اجرام فوق متراکم قرار دارند که از هسته های باقیمانده ستارگان مرده پس از اتمام سوخت و فروپاشی آنها در اثر گرانش تشکیل می شوند. کوتوله‌های سفید از ستارگان تا هشت برابر جرم خورشید تشکیل می‌شوند و دارای حد بالایی جرم حدود ۱.۴ برابر جرم خورشید هستند.

اجسام سنگین تر حتی متراکم تر می شوند. آن‌ها ستارگان نوترونی با جرم حدود ۲.۳ خورشیدی هستند (اگرچه می‌تواند مقداری همپوشانی بین محدوده‌های جرمی وجود داشته باشد).

بر اساس بهترین مدل های ما، یک ستاره نوترونی بیش از ۲.۳ جرم خورشیدی دیگر نمی تواند فشار گرانش را تحمل کند. باید کاملاً فرو بریزد و سیاهچاله ای تشکیل شود.

اینجاست که شکاف جرمی به میان می‌آید. ما سیاهچاله‌های بسیار کمی زیر جرم پنج خورشیدی را شناسایی کرده‌ایم. یا واقعاً در یافتن آنها بد هستیم، یا چیزی مانع شکل گیری آنها می شود.

واقعاً بد بودن در یافتن آنها کاملاً خارج از قلمرو امکان نیست. تشخیص سیاهچاله ها بسیار سخت است مگر اینکه به طور فعال در حال رشد باشند – فرآیندی که تشعشع ایکس را از موادی که در اطراف سیاهچاله تحت تأثیرات شدید گرانشی می چرخند ایجاد می کند. آنها می توانند روی چیزهای اطراف خود تأثیر بگذارند، اما هر چه سیاهچاله کوچکتر باشد، این تأثیر کمتر مشخص می شود.

با این حال، ماموریت گایا آژانس فضایی اروپا ابزاری عالی برای یافتن نامرئی در اختیار ما قرار می دهد. این ماموریت طولانی مدت، نقشه برداری از کهکشان راه شیری در سه بعد، از جمله حرکات و سرعت ستارگان است. این بدان معناست که وقتی ستاره‌ای را پیدا می‌کنیم که به نظر می‌رسد در حال رقص است و هیچ چیز ندارد، اکنون می‌توانیم نگاهی دقیق‌تر بیندازیم تا ببینیم چه چیزی ممکن است – یا ممکن است – نباشد.

این همان چیزی است که تیم وانگ را به سمت G3425 سوق داد. آنها از طیف‌سنجی تلسکوپ طیف‌سنجی چند شیء با دیافراگم بزرگ آکادمی علوم چین برای جستجوی تغییرات در نور یک ستاره در حین حرکت در مرکز گرانش متقابل دوتایی استفاده کردند و از داده‌های گایا برای جستجوی حرکات ستارگان در فضا استفاده نمودند.

جرم ستاره غول سرخ در G3425 حدود ۲.۷ خورشید است. و حرکت آن نشان می دهد که در مداری نسبتاً وسیع قرار دارد و حدود ۸۸۰ روز طول می کشد تا به دور مرکز ثقل متقابل با جسمی که جرم آن ۳.۶ برابر خورشید است حرکت کند.

این مدار، طبق مدل سازی تیم، بسیار دایره ای است. سایر سیاهچاله‌های با جرم ستاره‌ای در منظومه‌های دوتایی دارای مدارهای بیضی شکل هستند. مدار دایره ای به این معنی است که دوتایی برای مدت طولانی پایدار و بدون مزاحمت بوده است. این واقعاً با درک ما از دوتایی‌های سیاه‌چاله سازگار نیست، زیرا ابرنواختری که سیاهچاله را تولید می‌کند، می‌تواند آشفتگی بسیار بزرگی ایجاد کند و خود سیاهچاله را با سرعت‌های بالا در فضا از بین ببرد.

G3425 سوالاتی را مطرح می کند. اما ممکن است حاوی پاسخ هایی نیز باشد. بهترین راه برای به دست آوردن این پاسخ ها، یافتن سیاهچاله های کم جرم بیشتری است که در سراسر کهکشان پاشیده شده اند، و استفاده از داده های آماری برای کشف راه های مختلف تشکیل سیاهچاله ها، بر اساس آنچه ما پیدا می کنیم.

محققان می نویسند: ‘مشاهدات طیف سنجی و نجومی آینده، ممکن است به کشف یک جمعیت دوتایی سیاهچاله کم جرم با پارامترهای مختلف کمک کند و بینش عمیقی در مورد شکل گیری و تکامل سیستم های دوتایی ارائه دهد.’