آنان نخستین تصویر از یک سیاهچاله را ثبت کردند؛ جرمی که در مرکز کهکشان غولپیکر بیضوی M87 در فاصلهی حدود ۵۳.۵ میلیون سال نوری از زمین و در صورت فلکی سنبله (Virgo) قرار دارد. سه سال بعد، در سال ۲۰۲۲، این دستاورد با تصویری دیگر دنبال شد: نخستین تصویر از *کمان ای (Sagittarius A*)**، سیاهچالهی ابرپرجرمی که در قلب کهکشان راه شیری ما پنهان است.
اکنون اخترشناسان بار دیگر دست به کاری تاریخی زدهاند — برای اولین بار در تاریخ علم، دو سیاهچاله را در حال گردش به دور یکدیگر مشاهده کردهاند. این دو سیاهچاله در مرکز اختروش (کوازار) OJ287 قرار دارند، که یک هسته فعال کهکشانی (AGN) در فاصلهی حدود ۴ میلیارد سال نوری از زمین و در صورت فلکی سرطان (Cancer) است.
این پژوهش به سرپرستی دکتر مائوری ی. والتونن (Mauri J. Valtonen)، اخترشناس و استاد رصدخانهی تئورلا (Tuorla) در دانشگاه تورکو (Turku) فنلاند انجام شد. در این پروژه، تیمی بینالمللی از دانشمندان از مؤسسات گوناگون همکاری داشتند؛ از جمله مؤسسهی تحقیقات اخترشناسی Aryabhatta (ARIES)، مؤسسهی تحقیقات بنیادی Tata در هند، آزمایشگاه کلیدی اخترشناسی رادیویی در آکادمی علوم چین، دانشگاه آموزش اوساکا در ژاپن، مؤسسهی اخترشناسی آکادمی علوم جمهوری چک (ASU CAS)، تلسکوپ نوری نوردیک، مرکز علوم اخترفیزیک هیروشیما (HASC) و چندین دانشگاه و رصدخانه دیگر.
ماهیت اختروشها و رفتار سیاهچالههای مرکزی
اختروشها یا کوازارها (Quasars) — که کوتاهشدهی عبارت “اجسام شبهستارهای” هستند — در حقیقت هستهی مرکزی کهکشانهاییاند که درون خود یک سیاهچالهی ابرپرجرم (SMBH) دارند. این سیاهچالهها با کشش گرانشی عظیم خود، مادهی اطراف را به درون میکشند و دیسکهایی از مواد برافزایشی تشکیل میدهند که با سرعتی نزدیک به سرعت نور میچرخند.
این فرآیند، مقدار شگفتانگیزی از انرژی را در سراسر طیف الکترومغناطیسی (از امواج رادیویی تا پرتوهای گاما) آزاد میکند، بهگونهای که درخشش این ناحیهی مرکزی میتواند از مجموع درخشش تمام ستارگان کهکشان نیز بیشتر شود. در بسیاری از موارد، سیاهچالههای مرکزی پرجرم، جتهای پرانرژی از ذرات را از قطبهای خود به فضا پرتاب میکنند که گاه تا میلیونها سال نوری امتداد دارند.
تاریخچهی رصد OJ287
اختروش OJ287 نخستینبار در قرن نوزدهم بهطور اتفاقی در عکسهایی از آسمان شب دیده شد. در سال ۱۹۸۲، اخترشناس فنلاندی آیمو سیلانپää (Aimo Sillanpää) — که آن زمان دانشجوی کارشناسی ارشد در دانشگاه تورکو بود — بر اساس تغییرات منظم در درخشندگی این اختروش، نظریهای ارائه کرد: در مرکز OJ287 دو سیاهچاله وجود دارد که هر ۱۲ سال یکبار به دور یکدیگر میچرخند.
از آن زمان تاکنون، اخترشناسان سراسر جهان این کوازار را زیر نظر گرفتهاند تا صحت این نظریه را بیازمایند و دربارهی حرکت مداری سیاهچالههای دوتایی اطلاعات بیشتری بهدست آورند.
روشنایی شگفتانگیز و الگوی نوری قابلتشخیص
به گفتهی دکتر والتونن:
«اختروش OJ287 آنقدر درخشان است که حتی با تلسکوپهای آماتوری نیز قابلمشاهده است. ویژگی خاص آن این است که گمان میرود نه یک، بلکه دو سیاهچاله در حال گردش به دور یکدیگر دارد، و این حرکت منظم باعث میشود الگوی نوری خاصی با دورهی ۱۲ ساله از آن ساطع شود.»
مشاهدات نشان میدهد که این سامانه از یک سیاهچالهی اصلی با ۱۸ میلیارد جرم خورشیدی و یک سیاهچالهی ثانویه با ۱۵۰ میلیون جرم خورشیدی تشکیل شده است. سیاهچالهی اصلی مانند سایر ابرسیاهچالهها، دیسکی درخشان از گاز و غبار برافزایشی دارد که سیاهچالهی کوچکتر در مسیر مداری خود دو بار در هر ۱۲ سال از درون آن عبور میکند.
چند هفته پیش از آنکه سیاهچالهی کوچکتر به دیسک برخورد کند، از خود تابشهای نوری و رادیویی شدید گسیل میکند. در سال ۲۰۲۱، لانکِسوار دی (Lankeswar Dey) — پژوهشگر دکتری در دانشگاه تورکو — توانست برای نخستین بار نور این دو سیاهچاله را مستقیماً شناسایی کند.
چالش تصویربرداری و نقش پروژههای بینالمللی
اگرچه تلسکوپ فضایی TESS ناسا از این سامانه تصاویر نوری ثبت کرد، اما قدرت تفکیک کافی برای مشاهدهی جداگانهی هر سیاهچاله را نداشت. برای دستیابی به چنین تفکیکی، نیاز به تصویربرداری با وضوح بسیار بالا بود که تنها از طریق پروژهی بینالمللی VLBI (تداخلسنجی خط مبنای بسیار بلند) امکانپذیر شد. این پروژه توسط مرکز فضایی اخترفیزیکی لبدف (Lebedev Physical Institute) در مسکو هدایت شد و ماهوارهی RadioAstron نقش اصلی را در آن ایفا کرد.
والتونن در اینباره توضیح میدهد:
«تصویر این دو سیاهچاله با سامانهای از تلسکوپهای رادیویی گرفته شد که شامل ماهوارهی RadioAstron بود. این ماهواره در آن زمان تا نیمهی مسیر ماه حرکت میکرد و همین موضوع باعث شد وضوح تصویر به طرز چشمگیری افزایش یابد. در سالهای اخیر، ما فقط از تلسکوپهای زمینی استفاده کردهایم که وضوح آنها بهمراتب کمتر است.»
تأیید نظریهی ۴۰ ساله و کشفی تاریخی
منبع: والتونن و همکاران (۲۰۲۵)
هنگامی که پژوهشگران تصاویر رادیویی تازه را با محاسبات نظری دهههای گذشته مقایسه کردند، دریافتند که موقعیت دو سیاهچاله دقیقاً با پیشبینیها مطابقت دارد. این نتیجه بهطور قطعی ثابت کرد که سیاهچالههای دوتایی هممدار واقعاً درون اختروشها وجود دارند — و در نتیجه راز ۴۰ سالهای که از زمان نظریهی سیلانپää مطرح شده بود، سرانجام حل شد.
والتونن میگوید:
«برای نخستین بار موفق شدیم تصویری از دو سیاهچالهی در حال گردش به دور یکدیگر ثبت کنیم. در این تصویر، سیاهچالهها از طریق جتهای ذرات پرانرژی که منتشر میکنند، شناسایی میشوند. خود سیاهچالهها کاملاً تاریکاند، اما میتوان حضورشان را از روی این جتها و یا گازهای درخشان اطرافشان تشخیص داد.»
کشف جتی جدید و مارپیچی
افزون بر این، تیم پژوهشی نوع جدیدی از جت را نیز شناسایی کرد که از سیاهچالهی ثانویه گسیل میشود و شکلی مارپیچی و پیچخورده دارد. علت این پدیده آن است که سیاهچالهی کوچکتر با سرعتی بالا در مدار خود بهدور سیاهچالهی اصلی میچرخد، و در نتیجه جهت جت بسته به حرکت مداری تغییر میکند.
پژوهشگران پیشبینی کردهاند که در مشاهدات آینده، جهت این جت در زمانهای مختلف تغییر خواهد کرد، زیرا سرعت و مسیر حرکت سیاهچالهی ثانویه در مدارش دائماً در حال دگرگونی است.
جمعبندی
این کشف بزرگ، نهتنها نخستین مشاهدهی مستقیم از دو سیاهچالهی هممدار در تاریخ اخترفیزیک است، بلکه دریچهای تازه برای درک پویایی گرانش در میدانهای بسیار قوی میگشاید. چنین سامانههایی میتوانند منبع امواج گرانشی عظیم باشند — همان امواجی که اینشتین در نظریهی نسبیت عام پیشبینی کرده بود و امروز با ابزارهایی مانند LIGO و VIRGO قابلمشاهدهاند.
اکنون اخترشناسان امیدوارند با ادامهی مشاهدات OJ287 و سامانههای مشابه، نهتنها دربارهی رفتار سیاهچالههای دوتایی، بلکه دربارهی چگونگی رشد و ادغام سیاهچالههای ابرپرجرم در طول تاریخ کیهان نیز اطلاعات عمیقتری به دست آورند — گامی دیگر به سوی درک بهتر از تاریکترین و مرموزترین پدیدههای عالم.
