احتمال وجود صد میلیون سیاه چاله تنها در کهکشان ما

بر اساس مطالعاتِ جدیدِ تیم ستاره شناسان مرکز کیهان شناسی در دانشگاه کالیفرنیا، ادغام شدن سیاه چاله ها، بسیار ساده تر از چیزی است که به نظر می آمد.  پس از بررسی های کیهانی انجام گرفته به منظور شمارش و دسته بندی سیاه چاله ها، تیم UCI، وجود بیش از صد میلیون سیاه چاله در کهکشان مان را تخمین زد که این یافته برای مطالعه در زمینه امواج گرانشی بسیار قابل توجه و با اهمیت است.

بررسی جزئیات این کشفیات، با عنوان "شمارش سیاه چاله ها: جمعیت باقی مانده نسل کیهانی و پیامدهای آن برای LIGO"، اخیرا در ماه نامه تخصصی جامعه نجوم منتشر شده است. تیم فیزیک و نجوم دانشگاه کالیفرنیا با رهبری دانشجوی پسادکترا، الیویر دی البرت، یافته های مربوط به سیگنال های امواج  گرانشی که توسط LIGO  کشف شده بودند را آنالیز کرد.

دو پایگاه تحقیقاتیLIGO  واقع شده در لیوینگ استون در لوییزانا و هانفورد در واشنگتن. منبع: ligo.caltech.edu

این تحقیقات  به صورت گسترده و جدی از یک سال و نیم پیش، مدت کوتاهی پس از این کهLIGO  اولین یافته های خود در زمینه امواج گرانشی را اعلام کرد آغاز شد. این امواج از ادغام دو سیاه چاله با فواصل زیاد که جرم هر کدام از آن ها با جرم حدود 30 خورشید، برابری می کند تشکیل شدند. جمیز بولاک، استاد فیزیک و نجوم در دانشگاه کالیفرنیا و یکی از نویسندگان مقاله مربوطه در این مورد توضیح می دهد که:

" اساسا، کشف امواج گرانشی مسئله بسیار مهمی است، به عنوان مثال این یافته می تواند تأییدی بر پیش بینی های نظریه نسبیت اینشتین باشد. اما هنگامی که به این نتایج از منظر اخترشیمی می نگریم، یافته اصلی، ادغام دو سیاه چاله با جرم های معادل 30 جرم خورشیدی است. نتیجه ی بسیار تأمل برانگیزی که ما را به سمت این پرسش پیش می برد: چگونه سیاه چاله هایی با این جرم و ابعاد وجود دارند و چگونه ادغام می شوند؟

به طور سنتی و معمول، اخترشناسان معتقد بودند که سیاه چاله ها جرمی در حدود و مشابه جرم خورشید ما دارند. به این ترتیب، آنها به دنبال یافته های چندگانه امواج گرانشی که توسط LIGO ارائه شده بود، در مورد نحوه تشکیل سیارات و کهکشان ها به تحقیق پرداختند. علاوه بر این، محققان در صدد هستند تا چارچوبی برای پیش بینی ادغام سیاه چاله ها در آینده تعیین کنند.

همچنین اضافه کردند که کهکشان راه شیری ممکن است پایگاهی برای حدود صد میلیون سیاه چاله باشد که تقریبا ده میلیون از آنها دارای جرمی معادل 30 جرم خورشیدی هستند. بر این اساس کهکشان های کوتوله مانند کوتوله دراکو (صورت فلکی اژدها یا draco) که در فاصله 250 هزار سال نوری از مرکز کهکشان ما قرار گرفته است، امکان دارد میزبان صد سیاه چاله باشد.

بررسی های بیشتر بیان می دارد که امروزه، سیاه چاله هایی با کمترین جرم -در حدود 10 جرم خورشیدی- داخل کهکشان هایی که جرمی معادل یک تریلیون جرم خورشیدی دارند (کهکشان های سنگین) قرار گرفته اند. بدین ترتیب سیاه چاله های سنگین –حدود 50 جرم خورشیدی- درون کهکشان هایی با جرم یک بیلیون جرم خورشیدی اقامت دارند (به عنوان مثال می توان به کهکشان های کوتوله اشاره کرد). پس از مشخص شدن رابطه بین جرم کهکشان و عناصر فلزی تشکیل دهنده ستارگان، محققان تعداد سیاه چاله های موجود در هر کهکشان را وابسته به جرم ستاره ای آن کهکشان تفسیر کردند.

به علاوه، دانشمندان به دنبال این هستند که سیاه چاله ها در چه زمانی به صورت جفت شده ظاهر می شوند، چه زمانی ادغام می شوند و این فرآیند چه مدت به طول می انجامد. آنالیزهای صورت گرفته نشان می دهد که تنها کسر کوچکی از سیاه چاله ها نیازمند مشارکت در فرآیند ادغام شدن هستند. پیش بینی هایی مطرح می شود که بیان می دارد چه ابعادی از سیاه چاله ها می توانند در دهه آینده ادغام شوند.

مانوج کپلینگات، پروفسور در زمینه فیزیک و نجوم از دانشگاه کالیفرنیا و یکی از نویسندگان مقاله مربوطه:

«ما ثابت کردیم تنها یک دهم تا یک درصد از سیاه چاله های تشکیل شده قادر به ادغام شدن هستند که خود گواهی بر مشاهداتLIGO  است. البته سیاه چاله ها باید به مقدار کافی به هم نزدیک شوند تا فرآیند ادغام به طور منطقی صورت گیرد، که نحوه این نزدیک شدن خود مسئله مهمی است. در صورتی که نظریه های رایج در مورد سیر تکاملی ستارگان درست باشد، محاسبات ما نشان می دهد ادغام سیاه چاله هایی با 50 جرم خورشیدی در آینده نزدیک قابل پیش بینی است.»

به بیان دیگر، کهکشان ما می تواند منبع سرشاری از سیاه چاله باشد و فرایند ادغام در چارچوب منظمی بر اساس زمانبندی های کیهانی رخ خواهد داد. انتظار می رود که در سال های پیش رو تعداد بیشتری از موج های گرانشی کشف شوند. البته این واقعه بر اساس یافته های LIGO که از زمستان سال 2016 تاکنون، دو مورد ادغامی را مشاهده کرده است، غافلگیر کننده نخواهد بود.

همراه با پیش آمدهای زیادی که انتظار می رود اتفاق بیافتند، ستاره شناسان فرصت های بسیاری برای مطالعه فرآیند ادغام سیاه چاله ها خواهند داشت. قابل اشاره است که تنها فیزیک آنها را در این راه هدایت نمی کند!

منبع : www.universetoday.com