وجود 170 میلیون سیاه چاله پنهان در کهکشان راه شیری! - مجله جغتای

توزیع و پراکندگی سیاه چاله های کهکشان راه شیری اطلاعات بی نظیری درباره تاریخچه مرگ های ستاره ای ارائه می دهد. اخترفیزیک دانان موسسه فلتیراون (Flatiron Institute) با بازسازی رایانه ای روند پیدایش تا کهنسالی کهکشان ما دریافتند که به طور میانه در هر هشتاد سال یک سیاه چاله ستاره ای تازه متولد شده. البته بیشتر این تولدها در دوران اولیه تشکیل کهکشان اتفاق افتاده اند؛ یعنی زمانی که نرخ ستاره زایی بسیار بالاتر از امروز بوده است. در محدوده منظومه شمسی، میانگین فاصله میان این اجرام غول پیکر به قدری زیاد است که در هر پارسک مکعب - فضایی به ضلع حدود 18.4 پارسک- (هر پارسک (Parsec) معادل 3.26 سال نوری است)، تنها یک سیاه چاله وجود دارد و خطری زمین را تهدید نمی نماید.

یافته های این پژوهش نشان می دهد که نحوه مرگ ستاره مادر، سرنوشت حرکتی سیاه چاله را رقم می زند. زمانی که سوخت هسته ای یک ستاره سنگین تمام می گردد، فشار ناشی از همجوشی کاهش یافته و هسته دچار رمبش ناگهانی می گردد که در پی آن ابرنواختر رخ می دهد. این انفجارهای سهمگین اغلب متقارن نیستند و شوکی قوی به سیاه چاله تازه متولد شده وارد می نمایند. این تکانه تولد (Natal Kick) مانند یک شلیک کیهانی، جرم تازه را با سرعتی باورنکردنی در پهنه کهکشان به اطراف پرت می نماید و باعث می گردد ماهیت نهایی آن ها با ماهیت اولیه ستاره اولیه تفاوت چشمگیری داشته باشد.

مکانیسم لگد کیهانی و شکافتن صفحه کهکشانی

آنالیز زوایای فنی حرکت این اجرام تاریک نشان می دهد سیاه چاله های سبک تر، شوک های پرقدرت تری در زمان انفجار ابرنواختری دریافت نموده اند. در این فرایند، جرمی که از ستاره به بیرون پرتاب می گردد بیشتر است و بازخورد این فوران، تکانه تولد قوی تری ایجاد می نماید. همین موضوع سبب شده سیاه چاله های کم جرم تر فرسنگ ها از دیسک نازک کهکشان فاصله بگیرند. در حالی که ضخامت دیسک ستاره ای کهکشان ما حدود 306 پارسک است، دیسک سیاه چاله ها به علت همین لگدهای کیهانی ضخامتی بالغ بر 790 پارسک پیدا نموده است. آنالیز سیاه چاله های کهکشان راه شیری و سرعت حرکت آن ها می تواند رازهای نهفته در مدل های انفجاری مختلف را برای دانشمندان برملا کند.

تصور اینکه 170 میلیون هیولای خاموش در تاریکی پیرامون ما شناور هستند حس عجیبی از عظمت کیهان ایجاد می نماید. این اجرام شبح گون با سرعت های سرسام آور در حال عبور از میان منظومه ها هستند بدون آنکه ردپایی از خود به جا بگذارند. اگر چشمان ما توانایی تماشا گرانش را داشت، آسمان شب به جای ستارگان درخشان، پر از چاه های گرانشی عمیقی بود که نور پشت سر خود را خم می کردند. این گورستان کیهانی بزرگ، حاوی اجساد ستارگانی است که میلیاردها سال پیش درشمار درخشان ترین اجرام دنیا بوده اند و اکنون به سکوتی ابدی فرو رفته اند.

بازخوانی تاریخ کهکشان به وسیله گورستان ستاره ای

مکان یابی این اجرام پنهان همچون آرکیولوژی و باستان شناسی کیهانی است. موقعیت و سرعت کنونی سیاه چاله های کهکشان راه شیری اثر انگشت گذشته کهکشان را در خود حفظ نموده اند. با تطبیق دادن داده های رصدی آینده مانند تلسکوپ فضایی گایا (Gaia) با الگوی شبیه سازی اخیر، دانشمندان می توانند دقیقاً بفهمند چه تعداد ستاره در چه دوره هایی از تاریخ از میان رفته اند. این ارتباط عمیق میان رمبش ستاره ای و تکامل ساختاری کهکشان، پنجره ای تازه به سوی درک تاریخچه شیمیایی و گرانشی راه شیری می گشاید.

در فرهنگ عامه و سینمای علمی تخیلی همواره سیاه چاله ها به عنوان جاروبرقی های غول پیکری تصویر می شوند که همه چیز را می بلعند. اما حقیقت علمی نشان می دهد که اگر خورشید ما ناگهان به سیاه چاله ای با همان جرم تبدیل گردد، مدار زمین هیچ تغییری نخواهد کرد و فقط سرمای مطلق همه جا را فرا خواهد گرفت. این تصور اشتباه که سیاه چاله ها همواره آماده بلعیدن منظومه ها هستند با واقعیت ریاضی و مکانیک مداری آن ها کاملاً مغایرت دارد؛ زیرا گرانش آن ها در فواصل دور دقیقاً مشابه یک ستاره معمولی عمل می نماید.

آینده رصدها و اعتبارسنجی الگوهای رایانه ای

پژوهش های نوین فضایی به زودی صحت شبیه سازی های صورت گرفته درباره گورستان کهکشانی را به چالش خواهند کشید. سایه های گرانشی و لنزهای گرانشی ضعیف که هنگام عبور سیاه چاله از جلوی ستارگان دوردست رخ می دهند، برترین ابزار برای شناسایی این اجرام ناپیدا هستند. اگر پیمایش های اخترشناسان رصدی داده های شبیه سازی شده به وسیله تام واگ (Tom Wagg) و تیمش را تایید نمایند، معین می گردد شبیه سازی های کامپیوترهای امروزی توانسته اند با دقتی خیره نماینده، تحولات میلیاردی کیهان را بازسازی نمایند و گامی بزرگ در درک تکامل کیهانی برداشته می گردد.

منبع: arXiv