دو سیاه‌چاله غول‌پیکر ممکن است تنها ۱۰۰ سال تا برخورد با یکدیگر فاصله داشته باشند

برخورد و ادغام کهکشان‌ها در سراسر جهان هستی پدیده‌ای رایج به شمار می‌رود و به همین دلیل، انتظار می‌رود سیاه‌چاله‌های مرکزی آن‌ها نیز در نهایت به یکدیگر برسند.

هنگامی که دو کهکشان با هم ادغام می‌شوند، سیاه‌چاله‌های مرکزی آن‌ها به‌تدریج به هم نزدیک می‌شوند، وارد مداری مشترک می‌شوند و در نهایت با حرکت مارپیچی به سوی یکدیگر، احتمال دارد در یک جرم واحد ادغام شوند.

با وجود این پیش‌بینی، دانشمندان هنوز در شبیه‌سازی مراحل پایانی چنین ادغام‌هایی با دشواری روبه‌رو هستند. نکته عجیب‌تر اینکه با وجود شواهد فراوان از برخورد کهکشان‌ها، اخترشناسان تاکنون نتوانسته‌اند به‌طور قطعی جفتی از سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم را شناسایی کنند که در فاصله‌ای بسیار نزدیک به دور یکدیگر می‌چرخند.

شناسایی یک فوران دوم، سیاه‌چاله‌ای پنهان را آشکار کرد

یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران به سرپرستی سیلکه بریتزن از مؤسسه ماکس پلانک برای اخترشناسی رادیویی در شهر بن آلمان، اکنون شواهد رصدی مستقیمی یافته‌اند که از وجود چنین جفتی در مرکز کهکشان Mrk 501 حکایت دارد. نتایج این پژوهش برای انتشار در نشریه Monthly Notices of the Royal Astronomical Society پذیرفته شده و قرار است در یکی از شماره‌های آینده آن منتشر شود.

اخترشناسان مدت‌هاست می‌دانند که سیاه‌چاله مرکزی کهکشان Mrk 501 فورانی قدرتمند از ذرات تولید می‌کند که با سرعتی نزدیک به سرعت نور به فضا پرتاب می‌شوند. این فوران‌ها در شرایط بسیار شدید پیرامون سیاه‌چاله‌ها شکل می‌گیرند؛ جایی که میدان‌های مغناطیسی نیرومند به شتاب گرفتن مواد و حرکت آن‌ها به سمت بیرون کمک می‌کنند.

برای بررسی دقیق‌تر این سامانه، پژوهشگران داده‌های رادیویی را در فرکانس‌های مختلف تحلیل کردند. این مشاهدات طی حدود ۲۳ سال و در ده‌ها روز جداگانه گردآوری شده بودند. بررسی این مجموعه گسترده از داده‌ها به کشفی شگفت‌انگیز انجامید: در کنار فوران شناخته‌شده، فوران دومی نیز وجود داشت که حرکت آن قابل ردیابی بود.

به گفته پژوهشگران، این مشاهدات نخستین شواهد تصویری مستقیم از چنین سامانه‌ای در مرکز یک کهکشان را فراهم می‌کنند و قویاً از حضور یک سیاه‌چاله کلان‌جرم دوم حکایت دارند. با این حال، فاصله ظاهری دو سیاه‌چاله از یکدیگر آن‌قدر کم است که تلسکوپ‌ها هنوز نمی‌توانند هرکدام را به‌صورت جداگانه تفکیک کنند.

رقص کیهانی دو سیاه‌چاله کلان‌جرم

فورانی که پیش‌تر شناسایی شده بود، در جهت زمین قرار دارد و به همین دلیل بسیار درخشان به نظر می‌رسد و رصد آن آسان‌تر است. اما فوران تازه کشف‌شده در جهت دیگری حرکت می‌کند؛ موضوعی که می‌تواند توضیح دهد چرا این ساختار برای مدت طولانی از دید اخترشناسان پنهان مانده بود.

دانشمندان تنها طی چند هفته رصد، تغییرات چشمگیری را در موقعیت فوران دوم مشاهده کردند. به نظر می‌رسید این فوران از پشت سیاه‌چاله بزرگ‌تر بیرون می‌آید و در جهت خلاف عقربه‌های ساعت به دور آن حرکت می‌کند. تکرار این الگو نشان می‌داد که کل سامانه احتمالاً حرکتی مداری و منظم دارد.

سیلکه بریتزن درباره برداشت خود از داده‌های رصدی گفت

بررسی داده‌ها حسی شبیه حضور روی یک کشتی داشت. کل سامانه فوران‌ها در حال حرکت است. وجود دو سیاه‌چاله می‌تواند این رفتار را توضیح دهد؛ صفحه مداری این سامانه در حال نوسان است.

پژوهشگران همچنین رویدادی غیرمعمول را در ژوئن ۲۰۲۲ شناسایی کردند؛ زمانی که تابش دریافتی از این سامانه ظاهری حلقه‌مانند پیدا کرد. این پدیده که حلقه اینشتین نام دارد، زمانی رخ می‌دهد که گرانش مسیر حرکت نور را خم کند و تصویری شبیه یک حلقه به وجود آورد.

یکی از توضیحات احتمالی این است که در آن لحظه، دو سیاه‌چاله و زمین برای مدتی کوتاه در راستایی مناسب قرار گرفته بودند. در چنین شرایطی، گرانش سیاه‌چاله جلویی می‌توانسته مانند یک عدسی عمل کند و نور فوران پشتی را خم سازد. این پدیده که عدسی گرانشی نامیده می‌شود، سرنخ دیگری درباره ماهیت این سامانه در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد.

احتمال ادغام دو سیاه‌چاله تنها در ۱۰۰ سال آینده

پژوهشگران با بررسی تغییرات فوران‌ها و الگوهای تکرارشونده در روشنایی آن‌ها، محاسبه کردند که دو سیاه‌چاله ظاهراً هر ۱۲۱ روز یک بار به دور یکدیگر می‌چرخند.

فاصله تخمینی میان این دو جرم حدود ۲۵۰ تا ۵۴۰ برابر فاصله زمین تا خورشید است. اگرچه این فاصله در مقیاس زمینی بسیار بزرگ به نظر می‌رسد، برای اجرامی با جرم ۱۰۰ میلیون تا یک میلیارد برابر جرم خورشید، فاصله‌ای به‌شدت اندک محسوب می‌شود.

چنین مدار فشرده‌ای می‌تواند پیامدهای چشمگیری داشته باشد. بسته به جرم واقعی سیاه‌چاله‌ها، فاصله میان آن‌ها ممکن است با سرعت زیادی کاهش یابد و در نتیجه، این دو جرم حتی طی حدود ۱۰۰ سال آینده با یکدیگر ادغام شوند.

چنین بازه زمانی کوتاهی در مقیاس نجومی بسیار استثنایی خواهد بود و می‌تواند فرصتی کم‌نظیر در اختیار پژوهشگران قرار دهد تا مراحل نزدیک شدن دو سیاه‌چاله کلان‌جرم به برخورد نهایی و ادغام را بررسی کنند.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.