بزرگترین سیاهچالههایی که تاکنون در فضا کشف شدهاند، ممکن است برخلاف آنچه اخترشناسان پیشتر تصور میکردند شکل گرفته باشند. پژوهش تازهای که امواج گرانشی ناشی از تغییرات خودِ پیوستار فضا-زمان را بررسی کرده است، نشان میدهد که این اجرام در نتیجه چرخهای از برخوردها در خوشههای متراکم ستارهای به وجود میآیند. این مطالعه که در نشریه علمی Nature Astronomy منتشر شده، بر پایه دادههای مربوط به ۱۵۳ ادغام مشاهدهشده توسط رصدخانههای LIGO، Virgo و KAGRA انجام شده است.
در این پژوهش، محققان از دادههای «فهرست گذرای امواج گرانشی» (GWTC-4) متعلق به همکاری LIGO-Virgo-KAGRA استفاده کردند تا مشخص کنند آیا بزرگترین سیاهچالهها از طریق ادغامهای پیاپی در خوشههای متراکم ستارهای شکل میگیرند یا از فروپاشی ستارگان بسیار پرجرم به وجود میآیند. یافتههای آنها وجود دو جمعیت متفاوت را بهوضوح نشان داد. سیاهچالههای کمجرمتر دارای چرخشهای آهسته و همراستا هستند که ویژگی معمول فروپاشی هسته ستارگان پرجرم است. در مقابل، سیاهچالههای پرجرمتر چرخشهای سریع و با جهتگیریهای تصادفی از خود نشان میدهند.
یکی از دلایل مهم این موضوع، «شکاف جرمی ناشی از ناپایداری جفتی» (که «بیابان جرمی» نیز نامیده میشود) است. این «ناحیه ممنوعه» جرمی، میان حدود ۵۰ تا ۱۳۰ برابر جرم خورشید قرار دارد و به این دلیل به وجود میآید که برخی ستارگان بسیار پرجرم هنگام مرگ، بهجای تشکیل سیاهچاله، به علت از کنترل خارج شدن انفجارهای گرماهستهای، بهصورت شدیدی منفجر میشوند. نتایج این پژوهش نشان میدهد که آستانه جرمی این شکاف حدود ۴۵ برابر جرم خورشید است و ویژگیهای چرخشی سیاهچالههای سنگینتر با ادغامهای سلسلهمراتبی سازگار است. به بیان دیگر، بزرگترین سیاهچالههایی که تاکنون شناسایی شدهاند، ظاهراً از بقایای سیاهچالههای کوچکتر ساخته شدهاند.
