در کهکشان کوتوله ابر ماژلانی بزرگ که به طور مداوم در حال چرخش به دور کهکشان راه شیری است، نشانههایی از یک جسم نامرئی عظیم با جرمی حدود ۶۰۰,۰۰۰ برابر جرم خورشید شناسایی شده است. از آنجا که ابر ماژلانی بزرگ روزی با کهکشان ما برخورد خواهد کرد، این بدان معناست که سیاهچاله نیز سرانجام به درون آن برخورد خواهد کرد. جالبتر این است که این سیاهچاله در یک محدوده جرمی قرار دارد که به ندرت مشاهده میشود، کمتر از یک میلیون برابر جرم خورشید. اگر وجود آن تأیید شود، نقطه داده جدیدی برای درک چگونگی رشد سیاهچالهها از جرمهای مشابه ستارگان تا غولهای سنگین معادل میلیاردها برابر جرم خورشید در اختیارمان قرار میدهد.
این کشف توسط جیوون جسی هان، اخترفیزیکدان مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونیان (CfA)، رهبری شده است و به تازگی به مجله اخترفیزیک ارسال شده و هماکنون در سرور پیشچاپ arXiv در دسترس است.
سیاهچالهها در واقع ممکن است به سختی قابل شناسایی باشند. مگر اینکه آنها به طور فعال در حال بلعیدن ماده باشند، فرایندی که نوری سوزان تولید میکند زیرا ماده توسط اصطکاک و گرانش فوقالعاده گرم میشود، آنها هیچ تابشی که بتوانیم شناسایی کنیم منتشر نمیکنند. این بدان معناست که دانشمندان باید ترفندهایی به کار ببرند، و یکی از ترفندهای آنها این است که به دنبال ستارگانی بگردند که به گونهای حرکت میکنند که هیچ توضیح دیگری برای آن وجود ندارد.
روش اصلی برای انجام این کار، اندازهگیری مدارهای غیرعادی است. به عنوان مثال، این روش به اخترشناسان این امکان را داد که وجود و جرم سیاهچاله فوقالعاده بزرگ سگیتاریوس A* را که در مرکز کهکشان راه شیری قرار دارد، تأیید کنند (که جرم آن حدود ۴.۳ میلیون برابر جرم خورشید است، اگر علاقه دارید).
هان و همکارانش با این حال به دنبال مدارها نرفتند. در عوض، تحقیقات آنها بر نوع دیگری از حرکت ستارهای تمرکز داشت: ستارگان فوقسرعتی، اجسام غیرعادی که بسیار سریعتر از میانگین سرعت سایر ستارگان در کهکشان خود حرکت میکنند – به قدری سریع که حتی ممکن است از کهکشان خود فرار کنند.
چندین ستاره از این نوع که جسورانه در حال عبور از هاله کهکشانی هستند، مقصدی ناشناخته دارند. روشهای تسریع این ستارگان دانشمندان را به این ایده رساند که ممکن است آنها ما را به سیاهچالههای پنهان هدایت کنند. این شتاب ناشی از مکانیسم هیلز است، یک تعامل سهگانه بین یک سیاهچاله و دو ستاره. در نهایت، رقص گرانشی منجر به پرتاب یکی از اعضای این سهگانه به فضا با سرعت فوقالعاده خواهد شد.
تلسکوپ فضایی گایا که به تازگی بازنشسته شده است، چندین سال در فضا مشغول نقشهبرداری از اشیای کهکشان راه شیری بود، از جمله موقعیت آنها در فضای سهبعدی (که از آنچه فکر میکنید سختتر است)، همچنین حرکتها و سرعتهای آنها. با استفاده از دادههای گایا، محققان تجزیه و تحلیل جدیدی از ۲۱ ستاره فوقسرعتی در هاله بیرونی کهکشان انجام دادند که با مکانیسم هیلز مطابقت داشتند. این ستارگان همه از نوع B هستند، بزرگ و داغ، با عمر نسبتاً کوتاه، که به این معنی است که سفرهای پرسرعت آنها در فضا باید نسبتاً کوتاه بوده باشد.
این تجزیه و تحلیل شامل پیگیری سرعت و حرکت ستارگان به نقطه شروع آنها بود و با دقت دیگر سناریوهای ممکن شتاب را رد کردند. آنها توانستند با اطمینان ۱۶ ستاره را ردیابی کنند. هفتتای آنها از نزدیکی Sgr A* در مرکز کهکشان راه شیری آغاز شدهاند.
اما نه ستاره باقیمانده، به نظر میرسد از ابر ماژلانی بزرگ آمدهاند. و اینها به همراه هم نشان میدهند که پرتاب این ستارگان از طریق مکانیسم هیلز توسط یک جسم با جرم حدود ۶۰۰,۰۰۰ برابر جرم خورشید – یک سیاهچاله پنهان در آنجا – صورت گرفته است.
ابر ماژلانی بزرگ هماکنون با فاصله حدود ۱۶۰,۰۰۰ سال نوری در حال چرخش به دور کهکشان راه شیری است. سقوط طولانی و کند آن به سمت کهکشان ما یک فرایند ساده نیست، بلکه یک رقص مداوم است؛ برآورد اخیر، برخورد آن را حدود ۲ میلیارد سال دیگر پیشبینی کرده است.
زمانی که این دو کهکشان با هم ترکیب شوند، سیاهچاله فوقالعاده بزرگ در ابر ماژلانی بزرگ – اگر سیاهچالهای در آنجا وجود داشته باشد – به سمت مرکز کهکشان حرکت خواهد کرد، جایی که در نهایت، پس از مدتها، با Sgr A* ترکیب میشود تا یک سیاهچاله حتی بزرگتر بسازد.
اخترشناسان معتقدند که این یکی از راههایی است که سیاهچالهها میتوانند از اندازههای نسبتاً کوچک به اندازههای بزرگتر رشد کنند. دیدن این فرایند که به تدریج در حال وقوع است، در کهکشان خودمان میتواند شگفتانگیز باشد – حتی اگر ما به زمان لازم برای دیدن پایانی آن نخواهیم رسید.
محققان امیدوارند که تحقیقات آینده کمک کند تا وجود این کشف شگفتانگیز تأیید شده و ویژگیهای آن مشخص شود.
