10 عجیب ترین چیزهایی که در مورد سیاهچاله ها در سال 2021 آموختیم

دانشمندانی که سیاهچاله‌ها را مطالعه می‌کنند می‌توانند مطمئن باشند که سال به سال اکتشافات شگفت‌انگیزی وجود خواهد داشت. سال 2021 نیز از این قاعده مستثنی نبود، با بسیاری از نتایج جدید هیجان انگیز در مورد این هیولاهای گرانشی عجیب. امروز ما هیجان انگیزترین را در نظر خواهیم گرفت کشف سیاهچاله‌های امسال و اینکه چگونه درک ما از جهان را ارتقا می‌دهند.

سریعترین سیاهچاله در حال چرخش

حتی سیاهچاله هایی که بیشتر مورد مطالعه قرار گرفته اند نیز می توانند شگفت زده شوند. در ماه فوریه، فیزیکدانان برآوردهای خود را از خواص هیولای کیهانی در قلب سیستم Cygnus X-1، که اتفاقا اولین سیاهچاله تایید شده نیز بود، تجدید نظر کردند. سیاهچاله Cygnus X-1 که برای اولین بار نزدیک به 60 سال پیش کشف شد، 50 درصد بزرگتر از آنچه قبلا تصور می شد، 21 برابر جرم خورشید است و در مداری بسیار نزدیک به سرعت نور می چرخد ​​و رکورد جدیدی را به نام خود ثبت کرد. برای سیاهچاله ها

سیاهچاله در Cygnus X-1 حدود 7200 سال نوری از ما فاصله دارد و به آرامی در حال بلعیدن ستاره آبی غول پیکر همراه خود است و به محققان بینش جدیدی از چنین فرآیندهایی می دهد.

همچنین بخوانید: چند سیاهچاله در جهان هستی؟

ستاره اسپاگتی شده

هنگامی که ستاره ای بیش از حد به لبه سیاهچاله نزدیک می شود، نیروهای گرانشی آن را به رشته های بلندی می شکافند که به داخل دهان سیاه چاله کشیده می شوند. این فرآیند که به نام «اسپاگت‌سازی» شناخته می‌شود، با گرم شدن مواد ستاره‌ای از طریق اصطکاک، نور تولید می‌کند و به اخترشناسان این امکان را می‌دهد تا این عمل وحشتناک را با شکوه تمام به تصویر بکشند. در ماه مه، محققان برای اولین بار متوجه ستاره ای شدند که به این ترتیب توسط سیاهچاله ای با وزن 30 میلیون برابر خورشید و در مرکز کهکشان در فاصله 750 میلیون سال نوری از زمین، خرد و جذب شد.

این مشاهدات علاوه بر جمع آوری داده های مهم در مورد اسپاگتیفاسیون، به دانشمندان کمک کرد تا تصویری باورنکردنی از جذب ستاره ایجاد کنند.

بیشتر بخوانید: ستاره شناسان برای اولین بار عواقب "اسپاگت شدن" یک ستاره توسط یک سیاهچاله را کشف کردند.

LIGO حق هاوکینگ را ثابت می کند

در ماه ژوئن، محققان رصدخانه امواج گرانشی تداخل سنج لیزری (LIGO) دو سیاهچاله کلان پرجرم را مشاهده کردند که در یک سیاهچاله ادغام شدند و موج‌های موجود در بافت فضا-زمان را که امواج گرانشی نامیده می‌شوند، ناشی از حرکت سیاهچاله‌ها با سرعت بالا تجزیه و تحلیل کردند.

آنها دریافتند که مساحت سطح سیاهچاله به دست آمده بیشتر از سطح دو سیاهچاله اول است. علاوه بر به دست آوردن داده های شگفت انگیز، نتایج این مطالعه به اثبات حدسی استیون هاوکینگ اخترفیزیکدان بریتانیایی در سال 1971 کمک می کند که به قضیه منطقه سیاه چاله معروف است. این قضیه بیان می کند که مساحت سطح سیاهچاله نمی تواند با گذشت زمان کاهش یابد، قانونی که هاوکینگ با استفاده از نظریه نسبیت عام اینشتین به دست آورد. و همچنین درک او از آنتروپی. در حالی که نتایج تحقیقات یک پیروزی برای هاوکینگ بود، فیزیکدانان را متحیر کرد. طبق مکانیک کوانتومی، سیاهچاله ها باید منقبض و تبخیر شوند، بنابراین مشخص نیست که چگونه می توان این را با قانون هاوکینگ که مساحت سطح آنها همیشه باید افزایش یابد، تطبیق داد.

همچنین جالب: دانشمندان متوجه شده اند که چگونه به امواج گرانشی انفجار بزرگ گوش دهند

ادغام یک سیاهچاله و یک ستاره نوترونی

در ژوئن، محققانی که با LIGO کار می‌کردند، اعلام کردند که برای اولین بار مطمئن بودند که سیاهچاله‌هایی را دیده‌اند که در اجسامی فشرده به نام ستاره‌های نوترونی ادغام می‌شوند. همراه با سیاهچاله ها، ستاره های نوترونی یکی از نتایج نهایی احتمالی مرگ یک ستاره پرجرم هستند، زمانی که ستاره به عنوان یک ابرنواختر منفجر می شود و بقایایی از خود به جای می گذارد. اگرچه LIGO پیش از این نشانه هایی از ادغام بالقوه بین سیاهچاله ها و ستارگان نوترونی را دیده بود، فقط در سال جاری دو سیگنال به طور قطع ثابت کردند که چنین ادغام هایی در حال وقوع هستند.

هر دو سیگنال در ژانویه 2020 با فاصله حدود 10 روز شناسایی شدند. در حالت اول، یک سیاهچاله با جرم شش برابر خورشید، یک ستاره نوترونی با جرم یک و نیم برابر خورشید را جذب کرد و در مورد دوم، یک سیاهچاله با جرم نه برابر جرم خورشید. خورشید و یک ستاره نوترونی با جرم دو برابر خورشید.

توصیه سردبیر: اخترفیزیکدانان برای اولین بار ادغام ستاره های نوترونی و سیاهچاله ها را ردیابی کردند

سیاهچاله های اولیه باعث ایجاد طوفان می شوند

تقریباً تمام کهکشان‌های شناخته شده دارای یک سیاه‌چاله بسیار پرجرم در مرکز خود هستند که نشان‌دهنده رابطه نزدیک بین دو جرم کیهانی است. اما دانشمندان هنوز درک نمی کنند که چگونه یک سیاهچاله بر میزبان کهکشانی خود تأثیر می گذارد. مطالعه‌ای که در ژوئن منتشر شد نشان داد که باد با سرعت بالا از یک کهکشان 13 میلیارد ساله می‌وزد، تقریباً به اندازه خود کیهان. این اولین نمونه کشف شده از باد کهکشانی است که از سیاهچاله‌های پرجرم فوران می‌کند، زیرا آنها گاز و غبار اطراف را جذب می‌کنند.

همچنین بادهای قدرتمندی که با سرعتی در حدود 1,8 میلیون کیلومتر در ساعت حرکت می‌کنند، به اندازه‌ای سریع حرکت می‌کنند که مواد را در سراسر کهکشان می‌برند و احتمالاً مانع از تشکیل ستاره می‌شوند. این نشان می‌دهد که کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌های آن‌ها پیوندی باستانی و بسیار نزدیک دارند.

همچنین بخوانید: دانشمندان تابش اشعه ایکس را فراتر از افق رویداد یک سیاهچاله شناسایی کرده اند

پژواک نور حق انیشتین را ثابت می کند

استیون هاوکینگ تنها کسی نبود که سیاهچاله ها را در این سال فتح کرد. در ماه جولای، اخترشناسان از پرتوهای ایکس منتشر شده از سیاهچاله عظیم در مرکز کهکشان مارپیچی Zwicky، که 1,8 میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد، فیلمبرداری کردند. محققان نه تنها نوری را که از جلوی سیاه‌چاله می‌آمد تشخیص دادند، بلکه توانستند پژواک‌های عجیبی از نور را که در ابتدا نمی‌توانستند تشخیص دهند، پیدا کنند.

به نظر می رسید که آنها از پشت سیاهچاله می آیند، به این معنی که موجود غول پیکر تار و پود فضا-زمان را به قدری منحرف می کرد که نور از یک طرف سیاهچاله به سمت دیگر کشیده می شد. این فرآیند دقیقاً مطابق با آنچه از نظریه نسبیت عام اینشتین انتظار می رود مطابقت دارد، اما هنوز به طور قطعی کشف نشده است.

بیگانگان می توانند از قدرت یک سیاهچاله استفاده کنند

دانشمندان تا زمانی که بر اساس داده های مربوطه باشند، از ایجاد فرضیات نمی ترسند. در ماه اوت، گروهی از ستاره شناسان در تایوان پیشنهاد کردند که بیگانگان فناوری می توانند با استفاده از ابرساختارهای فرضی موسوم به کره های دایسون که ستاره را احاطه کرده اند، انرژی را از سیاهچاله ها برداشت کنند. اگرچه سیاهچاله ها تاریک در نظر گرفته می شوند، اما مقادیر زیادی انرژی از خود ساطع می کنند، زیرا از مواد اطراف تغذیه می کنند، که گرم شده و به صورت نور منتشر می شود.

اخترشناسان تعجب کردند که آیا یک گونه فرازمینی می تواند سکوهای مداری را پوشیده از چیزی شبیه صفحات خورشیدی در اطراف یک سیاهچاله قرار دهد تا انفجارهای انرژی آن را جذب کند. از آنجایی که سیاه‌چاله‌ها کوچک‌تر از ستاره‌ها هستند، این امر به بیگانگان اجازه می‌دهد در مصالح ساختمانی صرفه‌جویی کنند و به طور بالقوه به آنها اجازه می‌دهد تا مقادیر باورنکردنی انرژی را ذخیره کنند.

جزئیات بیشتر:  کره دایسون چیست و چرا ما آن را نساختیم؟

سیاهچاله های سرگردان می توانند در کهکشان ما مستقر شوند

حدود 12 سیاهچاله بسیار پرجرم و نامرئی ممکن است در حومه کهکشان راه شیری در کمین باشند. این نتیجه در ماه اوت، زمانی که محققان نتایج شبیه سازی جدیدی از برخورد کهکشان ها را منتشر کردند، به دست آمد. در طول چنین رویدادهای عظیمی، نیروهای گرانشی می توانند باعث شوند سیاهچاله های بسیار پرجرم، با وزن میلیون ها یا میلیاردها بار بیشتر از خورشید، پرواز کنند و در اعماق جوهری فضا پرسه بزنند.

برخی از آنها ممکن است در نهایت در هاله‌های کهکشان‌هایی مانند کهکشان ما مستقر شوند، و کهکشانی به اندازه کهکشان راه شیری به طور متوسط ​​حدود 12 کهکشان دارد. اخترشناسان امیدوارند نحوه جستجوی این غول‌های گمشده را برای تأیید صحت شبیه‌سازی‌هایشان بیابند.

همچنین بخوانید: یک سیاهچاله در یک خوشه ستاره ای خارج از کهکشان ما کشف شده است

نزدیکترین جفت سیاهچاله شناسایی شده است

در ماه دسامبر، تلسکوپ ها شواهدی از وجود نزدیکترین جفت سیاهچاله به سیاره ما را ثبت کردند که در فاصله حدود 89 میلیون سال نوری از زمین در صورت فلکی دلو به دور یکدیگر می چرخند. رکورد قبلی جفت سیاهچاله پنج برابر دورتر از این است و این بدان معناست که دانشمندان این فرصت را دارند که چنین سیستم هایی را با جزئیات بیشتری نسبت به قبل مطالعه کنند. هر دو عضو این دو وزنه بردار هستند - جرم بزرگتر تقریباً 154 میلیون خورشید است و کوچکتر 6,3 میلیون بار بزرگتر از ستاره ما است.

آنها در فاصله 1600 سال نوری به دور یکدیگر می چرخند - مقداری ناچیز از نظر استانداردهای کیهانی و رکورد دیگری که نشان می دهد در 250 میلیون سال آینده آنها در یک سیاهچاله غول پیکر ادغام می شوند.

بیشتر بخوانید: تلسکوپ Very Large نزدیکترین جفت سیاهچاله کلان جرم را کشف کرده است

سیاهچاله ای که برای کهکشانش خیلی بزرگ است

به نظر می رسد کهکشان کوچکی که به دور کهکشان ما در فاصله 820 سال نوری از ما می چرخد، حاوی چیزی عجیب است. کهکشان کوتوله لئو یک، که 50 برابر کوچکتر از کهکشان راه شیری است، میزبان یک سیاهچاله بسیار پرجرم است که جرم آن تقریباً برابر با سیاهچاله مرکز کهکشان راه شیری است. ستاره شناسان تعجب می کنند که چگونه چنین سیاهچاله بزرگی در چنین کهکشانی کوچک قرار گرفته است.

ماریا خوزه بوستامانت، دانشجوی کارشناسی ارشد نجوم در دانشگاه تگزاس در آستین، در بیانیه ای گفت: "هیچ توضیحی برای وجود این نوع سیاهچاله در کهکشان های کروی شکل کوتوله وجود ندارد." ما باید تا چند سال آینده صبر کنیم تا بفهمیم این دقیقاً چه معنایی برای تکامل سیاه‌چاله‌ها و کهکشان‌ها دارد.

همچنین بخوانید:

• آیا سیاهچاله ها بلافاصله پس از انفجار بزرگ شکل گرفتند؟
• تلسکوپ Very Large نزدیکترین جفت سیاهچاله کلان جرم را کشف کرده است