امگا قنطورس یک نمایش آسمانی است، مجموعه‌ای بزرگ از ۱۰ میلیون ستاره که از عرض‌های جنوبی ما به عنوان لکه‌ای مه‌آلود در آسمان شب دیده می‌شود.
وقتی از طریق یک تلسکوپ ساده به آن نگاه کنیم، به نظر نمی‌رسد که تفاوتی با دیگر خوشه‌های کروی متعدد که می‌شناسیم داشته باشد.
اما یک مطالعه علمی اخیر، نظریه‌ای که بیش از یک دهه توسط اخترشناسان بحث می‌شد را تأیید کرده است: امگا قنطورس دارای یک سیاه‌چاله مرکزی است.
کشف نجومی عظیم
آنیل سث و نادین نویمایر از دانشگاه یوتا و مؤسسه نجوم ماکس پلانک به ترتیب، در حال روشن کردن این معمای کهکشانی بوده‌اند که سال‌ها از دست اخترشناسان در رفته بود.
در یک تلاش فوق‌العاده، این کارشناسان موفق به کشف یک سیاه‌چاله تقریباً گریزان با جرم میانی در امگا قنطورس شدند.
“این کشفی است که یک‌بار در طول زندگی اتفاق می‌افتد. من برای نه ماه متوالی هیجان‌زده بودم. هر بار که به آن فکر می‌کنم، خوابم نمی‌برد”، سث اعلام کرد.
“من معتقدم که ادعاهای فوق‌العاده نیاز به شواهد فوق‌العاده دارند. این واقعاً شواهد فوق‌العاده است.”
سیاه‌چاله امگا قنطورس
اخترشناسان از طریق حرکات مختلف ستارگان در داخل خوشه، درباره وجود یک جرم نادیدنی در نزدیکی مرکز امگا قنطورس حدس زده بودند.
اما مشخص کردن اینکه آیا این حرکات به دلیل یک سیاه‌چاله با جرم میانی بوده است یا گروهی از سیاه‌چاله‌های ستاره‌ای، یک چالش باقی مانده بود.
“مطالعات قبلی سوالات حیاتی‌ای را مطرح کرده بودند که ‘پس ستارگان با سرعت بالا کجا هستند؟’ حالا ما پاسخی برای آن داریم و تأیید می‌کنیم که امگا قنطورس دارای یک سیاه‌چاله با جرم میانی است”، نویمایر گفت.
انواع مختلف سیاه‌چاله‌ها
در دنیای نجوم، سیاه‌چاله‌ها اندازه‌های مختلفی دارند. سیاه‌چاله‌های ستاره‌ای، جرمی بین یک تا چند ده برابر جرم خورشید دارند.
سپس سیاه‌چاله‌های فوق‌العاده عظیم وجود دارند، غول‌هایی که میلیون‌ها یا حتی میلیاردها خورشید را در خود جای می‌دهند. و در میان آنها، باید سیاه‌چاله‌های با اندازه میانی باشند، آن‌هایی که تاکنون پیدا کردن‌شان دشوار بوده است.
“سیاه‌چاله‌هایی وجود دارند که کمی سنگین‌تر از خورشید ما هستند و مانند مورچه‌ها یا عنکبوت‌ها هستند — سخت دیده می‌شوند اما تقریباً همه‌جا در سراسر جهان وجود دارند”، متیو ویتاکر، دانشجوی کارشناسی در دانشگاه یوتا و یکی از نویسندگان مطالعه گفت.
“سپس شما سیاه‌چاله‌های فوق‌العاده عظیم دارید که مانند گودزیلا در مراکز کهکشان‌ها هستند و همه چیز را نابود می‌کنند، و ما می‌توانیم آنها را به راحتی ببینیم. سپس این سیاه‌چاله‌های با جرم میانی در سطحی مانند پاگنده هستند. پیدا کردن آنها مانند یافتن اولین شواهد برای پاگنده است — مردم دیوانه خواهند شد.”
نزدیک‌ترین سیاه‌چاله به زمین
این سیاه‌چاله که از دید اخترشناسان پنهان مانده بود، تا حالا یک موجود مبهم بود. پس از ماه‌ها تحلیل دقیق حرکات ستارگان، محققان سرانجام “ستارگان با سرعت بالا” را شناسایی کرده و وجود سیاه‌چاله با جرم میانی را تأیید کردند.
نویمایر اشاره کرد که این نزدیک‌ترین نمونه شناخته‌شده از یک سیاه‌چاله عظیم است که در فاصله‌ای حدود ۱۸,۰۰۰ سال نوری از زمین قرار دارد.
در مقابل، سیاه‌چاله فوق‌العاده عظیم کهکشان راه شیری ما در فاصله حدود ۲۷,۰۰۰ سال نوری قرار دارد.
حل معمای سیاه‌چاله امگا قنطورس
در تلاشی برای درک تاریخچه تشکیل امگا قنطورس، سث و نویمایر به‌طور هوشمندانه‌ای پروژه‌ای طراحی کردند تا جستجوی ستارگان با حرکت سریع را آغاز کنند.
این تلاش به عنوان “اسلحه دودزا” عمل می‌کرد و نوری بر جرم سیاه‌چاله می‌تاباند. ماکسیمیلیان هابرل، دانشجوی دکترا در مؤسسه ماکس پلانک که این کار سخت را هدایت می‌کرد، آن را به “جستجوی سوزن در انبار کاه” تشبیه کرد.
کاتالوگ‌سازی فشرده هابرل از حرکت ستارگان در امگا قنطورس، بر اساس مطالعه بیش از ۵۰۰ تصویر هابل، ستون فقرات تحقیق بود.
به نتیجه جستجوی بی‌وقفه‌اش، هابرل هفت ستاره با حرکت سریع در مرکز خوشه را مشاهده کرد. این کشف فوق‌العاده نشان‌دهنده وجود یک جرم متمرکز با اندازه حداقل ۸۲۰۰ برابر جرم خورشید است.
“سرعت‌های ستارگان با حرکت سریع به طور قابل توجهی بالاتر از سرعت گریز مرکزی مورد انتظار خوشه ستاره‌ای است، بنابراین حضور آنها تنها با وابسته بودن به یک سیاه‌چاله عظیم قابل توضیح است”، هابرل توضیح داد.
سیاه‌چاله‌ها، امگا قنطورس و آینده
نتایج نشان می‌دهند که سیاه‌چاله امگا قنطورس به زمین نزدیک‌تر از سیاه‌چاله ۴.۳ میلیون برابر جرم خورشید در مرکز کهکشان راه شیری است.
یافته‌ها ممکن است وجود سیاه‌چاله‌های با جرم میانی در همسایگی کیهانی ما را تأیید کنند. این نه تنها فهم ما از تکامل سیاه‌چاله‌ها را عمیق‌تر می‌کند، بلکه به سوالات جذاب در مورد چگونگی رشد سیاه‌چاله‌های فوق‌العاده عظیم از سیاه‌چاله‌های با جرم میانی و چه محیط‌هایی برای تشکیل آنها مناسب است، پاسخ می‌دهد.
با ادامه تحقیقات تیم، مطالعه آنها بر اهمیت مشاهده مستمر و خلاقیت علمی تأکید می‌کند.
این کار نمونه‌ای از شگفتی‌های اکتشاف فضایی و پتانسیل آن برای بازسازی فهم ما از جهان است.
افشای این سیاه‌چاله با جرم میانی یک قدم بزرگ به جلو در تحقیقات کیهانی است. با این انگیزه، تیم قصد دارد با استفاده از فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب و تلسکوپ بسیار بزرگ، به بررسی عمیق‌تر مرکز امگا قنطورس بپردازد.
این تحقیق در مجله Nature منتشر شده است.
