این را شبیهسازیهای جدید نشان میدهد. وجود آنها میتواند به حل یکی از معماهای دیرینهی کیهان کمک کند.
در کهکشان راه شیری میلیونها سیاهچالهی کوچک وجود دارد و در مرکز آن نیز یک سیاهچالهی فوقپرجرم عظیم جای گرفته است. اما آیا کهکشان ما سیاهچالههایی با جرم متوسط نیز دارد؟ پژوهش جدیدی نشان میدهد که پاسخ مثبت است: شاید حدود دوازده عدد از این سیاهچالههای میانجرم در راه شیری وجود داشته باشند، اما آنها بهصورت آزاد در فضا پرسه میزنند و شناساییشان بسیار دشوار است.
برای چندین دهه، دانشمندان دربارهی میزان فراوانی سیاهچالههای میانجرم (IMBHs) پرسشهایی داشتند. مشخص است که هر کهکشان میتواند تعداد زیادی سیاهچالهی کوچک — حدود چند عدد در هر قرن — تولید کند، با جرمی تا حدود ۱۰۰ برابر جرم خورشید. همچنین به نظر میرسد که کهکشانهایی مانند راه شیری از همان آغاز، سیاهچالههای فوقپرجرم همراه با خود داشتهاند. برای نمونه، سیاهچالهی مرکزی کهکشان ما، یعنی کمان A، جرمی برابر با ۴.۵ میلیون خورشید دارد.
اما وضعیت سیاهچالههای میانجرم چگونه است؟ از نظر نظری، این سیاهچالهها باید جرمی بین ۱۰ هزار تا ۱۰۰ هزار برابر جرم خورشید داشته باشند. یافتن چنین سیاهچالههایی — یا حتی رد کامل وجود آنها — تأثیر بزرگی بر درک ما از رشد و تحول سیاهچالهها دارد. اما تاکنون تنها نشانههایی مبهم و ناپایدار از وجود آنها در کهکشانهای کوتوله دیده شده است، و هنوز هیچ شواهد مستقیمی از وجودشان در کهکشانهایی مانند راه شیری وجود ندارد.
در آوریل، تیمی از پژوهشگران دانشگاه زوریخ در سوئیس بررسی کردند که آیا شبیهسازیهای فعلی ما از کیهان میتواند با قطعیت پیشبینی کند که آیا راه شیری دارای جمعیتی از سیاهچالههای میانجرم است یا نه. مقالهی آنها برای چاپ در نشریهی علمی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society پذیرفته شده است.
کهکشانهای آدمخوار
کهکشانها به تنهایی رشد نمیکنند؛ بلکه در طول زمان با «بلعیدن» کهکشانهای همسایهی خود رشد میکنند — با جذب ستارگان و سیاهچالههای آنها. راه شیری در طول تاریخ خود بیش از دوازده کهکشان کوتوله را بلعیده و احتمالاً تعداد بیشتری نیز. با توجه به این واقعیت، احتمال دارد برخی از این کهکشانهای کوتوله، سیاهچالههای میانجرم را در خود داشتهاند. فرض رایج این بود که سیاهچالههای بزرگ معمولاً به سمت مرکز کهکشان میزبان خود حرکت میکنند و در نهایت با سیاهچالهی فوقپرجرم مرکزی ادغام میشوند.
اما در مدلسازی این پژوهشگران، داستان متفاوتی شکل گرفت. آنها با استفاده از شبیهسازی تکامل یک کهکشان مشابه راه شیری دریافتند که چنین کهکشانی میتواند بین ۵ تا ۱۸ سیاهچالهی میانجرم «سرگردان» داشته باشد که در مرکز کهکشان نیستند، بلکه در دیسک کهکشان آزادانه در حال حرکتاند. تعداد دقیق این سیاهچالهها بستگی دارد به اینکه در کجای یک کهکشان کوتولهی در حال ادغام به دنیا آمدهاند — در مرکز یا در لبههای آن.
با اینکه پژوهشگران از نتیجهی این مدلسازی که نشان میدهد راه شیری احتمالاً میزبان چنین سیاهچالههایی است، خوشحالاند، اما هشدار میدهند که نباید این یافتهها را با قطعیت تفسیر کرد. هنوز نمیتوانند دقیق بگویند این سیاهچالهها چه جرمی دارند یا در کجای کهکشان قرار دارند. بنابراین، گرچه این پژوهش بهروشنی اشاره دارد که سیاهچالههای میانجرم در کهکشان ما حضور دارند، هنوز نمیدانیم باید کجا بهدنبالشان بگردیم.
بر اساس شبیهسازیهای جدید، احتمال وجود سیاهچالههای میانجرم سرگردان در کهکشان راه شیری وجود دارد؛ این سیاهچالهها که تاکنون یافتنشان بسیار دشوار بوده، ممکن است بین پنج تا هجده عدد باشند و برخلاف تصور قبلی، در مرکز کهکشان متمرکز نیستند بلکه آزادانه در دیسک کهکشان پرسه میزنند. این کشف احتمالی میتواند نقش مهمی در درک بهتر ما از روند رشد و تحول سیاهچالهها و نحوه تشکیل ساختارهای کیهانی ایفا کند. همچنین نشان میدهد که راه شیری، در روند رشد خود از طریق بلعیدن کهکشانهای کوچکتر، ممکن است این سیاهچالههای میانجرم را به ارث برده باشد، اما چون این سیاهچالهها به جای سقوط به مرکز، در حاشیه باقی ماندهاند، تا کنون پنهان ماندهاند. با اینکه هنوز موقعیت دقیق و جرم این سیاهچالهها مشخص نیست، این شبیهسازیها سرنخ مهمی برای پژوهشهای آینده فراهم میکنند.
