انبوهی از سیاه‌چاله‌ها در حال حرکت درون راه شیری شکار شده‌اند

منتشر شده در sciencealert به تاریخ ۷ جولای ۲۰۲۱
لینک منبع An Entire Swarm of Black Holes Has Been Caught Moving Through The Milky Way

یک خوشه ابر مانند از ستارگان که در آسمان پخش می‌شوند ممکن است رازی در قلب خود داشته باشند: مجموعه‌ای از بیش از ۱۰۰ سیاهچاله ستاره‌ای.

اگر این یافته قابل تأیید باشد، چگونگی شکل‌گیری خوشه به روش موجود را توضیح می‌دهد - با فاصله ستارگان سال نوری از یکدیگر‌، و در جریانی ستاره‌ای قرار دارند که در 30 هزار سال نوری کشیده شده است.

خوشه ستاره مورد نظر، پالومر ۵ نامیده می‌شود، که در حدود ۸۰۰۰۰ سال نوری دورتر واقع شده‌است. چنین خوشه‌های کروی اغلب «فسیل‌های» جهان اولیه در نظر گرفته می‌شوند. آن‌ها بسیار متراکم و کروی هستند، به طور معمول شامل حدود ۱۰۰۰۰۰ تا ۱ میلیون ستاره بسیار قدیمی هستند؛ برخی، مانند NGC ۶۳۹۷، تقریبا به اندازه خود جهان قدمت دارند.

در هر خوشه کروی، تمام ستاره‌های آن به طور همزمان از یک ابر گاز تشکیل شده‌اند. کهکشان راه شیری حدود ۱۵۰ خوشه کروی شناخته شده دارد؛ این اشیا ابزاری عالی برای مطالعه، به عنوان مثال، تاریخ جهان، یا محتوای ماده تاریک کهکشان‌هایی هستند که به دور آن‌ها می‌چرخند.

اما نوع دیگری از گروه ستارگان وجود دارد که توجه بیشتری را به خود جلب کرده‌است-جریان‌های جزر و مدی، رودخانه‌های بلند ستارگان که در آسمان کشیده شده‌اند. پیش از این، شناسایی اینها دشوار بود، اما با یک رصدخانه فضایی Gaia که برای نقشه‌برداری کهکشان راه شیری با دقت بالا در سه بعد کار می‌کرد، بیشتر این جریان‌ها روشن شدند.

مارک گیلس ستاره‌شناس از دانشگاه بارسلونا در اسپانیا توضیح داد: « ما نمی‌دانیم که این جریان‌ها چگونه شکل می‌گیرند، اما یک ایده این است که آن‌ها خوشه‌های ستاره‌ای هستند که از هم جدا شده‌اند.»

"با این حال، هیچ یک از جریان‌های اخیراً کشف شده دارای خوشه ستاره‌ای نیستند، بنابراین نمی‌توان اطمینان داشت. بنابراین، برای درک اینکه چگونه این جریان‌ها شکل گرفتند، ما باید یکی را با یک سیستم ستاره‌ای مرتبط با آن مطالعه کنیم. Palomar ۵ تنها مورد است که آن را به یک رزتا استون برای درک تشکیل جریان تبدیل کرده‌است و به همین دلیل است که ما آن را با جزئیات مطالعه کرده‌ایم. Palomar ۵ از این نظر منحصر به فرد به نظر می‌رسد که هم توزیع بسیار وسیع و سستی از ستاره‌ها و هم جریان جزر و مدی طولانی دارد، که بیش از ۲۰ درجه آسمان را پوشش می‌دهد، بنابراین جیلز و تیمش بر روی آن زندگی می‌کنند.

این تیم برای بازآفرینی مدارها و تحولات هر ستاره در خوشه، از شبیه‌سازی‌های دقیق N-body استفاده کردند تا ببینند که چگونه می‌توانند به جای امروز برسند.

از آنجا که شواهد اخیر نشان می‌دهد جمعیت سیاه‌چاله ها می‌تواند در مناطق مرکزی خوشه‌های کروی وجود داشته باشد‌، و از آنجا که معلوم است فعل و انفعالات گرانشی با سیاه‌چاله‌ها باعث دور شدن ستاره‌ها می‌شود‌، دانشمندان در برخی از شبیه‌سازی‌های خود سیاه‌چاله‌ها را وارد کردند.

نتایج آن‌ها نشان داد که جمعیتی از سیاه‌چاله‌های با جرم ستاره‌ای در داخل Palomar ۵ می‌تواند منجر به ساختاری شود که ما امروزه می‌بینیم. فعل و انفعالات مداری باعث می‌شود ستاره‌ها از خوشه خارج شوند و به جریان جزر و مدی بروند‌، اما تنها با تعداد قابل توجهی سیاه‌چاله از آنچه پیش‌بینی شده است.

ستارگانی که از خوشه فرار می‌کنند، به راحتی و با کارایی بیشتری نسبت به سیاه‌چاله‌ها، می‌توانند نسبت سیاه‌چاله‌ها را تغییر داده و به آن ضربه می‌زنند.

جیلز گفت: « تعداد سیاه‌چاله‌ها تقریبا سه برابر بیشتر از تعداد ستاره‌های موجود در خوشه است و این بدان معنی است که بیش از ۲۰ درصد از کل جرم خوشه از سیاه‌چاله‌ها تشکیل شده‌است.»

« آن‌ها هر کدام جرمی در حدود ۲۰ برابر جرم خورشید دارند، و در انفجارهای ابرنواختر در پایان زندگی ستارگان عظیم، هنگامی که خوشه هنوز خیلی جوان بود، شکل گرفتند.»

شبیه‌سازی‌های تیم نشان داد که در حدود یک میلیارد سال خوشه به طور کامل منحل خواهد شد. درست قبل از این که این اتفاق بیافتد، آنچه باقی مانده از خوشه شامل تمام سیاه‌چاله‌ها خواهد بود که به دور مرکز کهکشانی می‌گردند. این نشان می‌دهد که Palomar 5 منحصر به فرد نیست - بلکه مانند سایر مواردی که کشف کرده‌ایم کاملاً در یک جریان ستاره‌ای حل خواهد شد.

همچنین نشان می‌دهد که دیگر خوشه‌های کروی در نهایت سرنوشت یکسانی خواهند داشت. و این تاییدی است بر اینکه خوشه‌های کروی ممکن است مکان‌های بسیار خوبی برای جستجوی سیاه‌چاله‌هایی باشند که در نهایت با هم برخورد خواهند کرد، و همچنین کلاس فرار سیاه‌چاله‌های با وزن متوسط، بین وزن سبک جرم ستاره‌ای و سنگین وزن عظیم.

فابیو آنتونینی، ستاره‌شناس دانشگاه کاردیف در بریتانیا گفت: « اعتقاد بر این است که بخش بزرگی از ادغام سیاهچاله‌های دوتایی در خوشه‌های ستاره‌ای شکل می‌گیرد.»

یک ناشناخته بزرگ در این سناریو این است که چه تعداد سیاه‌چاله در خوشه‌ها وجود دارد، که به سختی می توان آن‌ها را به صورت مشاهده‌ای محدود کرد، زیرا ما نمی‌توانیم سیاهچاله ها را ببینیم. روش ما به ما راهی می‌دهد تا با دیدن ستاره‌هایی که بیرون می‌اندازند ، چقدر سیاه‌چاله در یک خوشه ستاره وجود دارد. "

این متن با استفاده از ربات مترجم مقالات کوانتوم ترجمه شده و به صورت محدود مورد بازبینی انسانی قرار گرفته است.در نتیجه می‌تواند دارای برخی اشکالات ترجمه باشد.

مقالات لینک‌شده در این متن می‌توانند به صورت رایگان با استفاده از مقاله‌خوان ترجمیار به فارسی مطالعه شوند.