کشف یک منظومه‌ سه‌گانه سیاهچاله‌ای برای نخستین بار در جهان

به نقل از اسپیس، سیستم مورد بحث V404 Cygni نام دارد که در کهکشان راه شیری و در فاصله حدود ۸۰۰۰ سال نوری از زمین قرار گرفته است. دوگانه اشعه ایکس سیاهچاله و ستاره قربانی آن پیش از این شناخته شده بودند و این منظومه به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته بود. با این حال، تحقیقات عمیق‌تری که توسط گروهی به رهبری کوین برج(Kevin Burdge) از موسسه فناوری ماساچوست(MIT) انجام شد، نشان داد که این دوگانه در واقع در قلب یک سیستم ستاره‌ای سه‌گانه قرار دارد.

دانشمندان فکر می‌کنند که بیشتر سیاه‌چاله‌ها از انفجارهای شدید ستارگان تشکیل می‌شوند، اما این کشف به زیر سوال بردن این موضوع کمک می‌کند.

برج می‌گوید: این منظومه برای بررسی نحوه تکامل سیاه‌چاله‌ها فوق‌العاده هیجان‌انگیز است، و همچنین این سؤال را مطرح می‌کند که آیا سه‌گانه‌های بیشتری در فضا وجود دارد یا خیر. این واقعیت که این ستاره هنوز در مدار قرار دارد شگفت‌آور است زیرا به این معنی است که یک ضربه انرژی دریافت کرده است.

به طور کلی، تعجب آور نیست که سیاهچاله‌ها در سه‌گانه‌ها باشند، زیرا کسر بزرگی از ستارگان پرجرم سه تایی هستند، اما آنچه شگفت‌آور است این است که این منظومه پس از تشکیل سیاهچاله روی حالت سه گانه باقی مانده است.

محققان دریافته‌اند که در حالی که «ستاره قربانی» این سیاهچاله تنها در عرض ۶.۵ روز زمینی به دور آن می‌چرخد، سومین ستاره تازه کشف شده در منظومه به قدری دور می‌چرخد که تنها یک بار در هر ۷۰ هزار سال زمینی یک مدار را کامل می‌کند.

برج گفت: این کشف فقط یک اتفاق خوشحال کننده بود! من فقط به تصویر V404 Cygni نگاه می‌کردم و متوجه شدم که این یک سه‌گانه است.

تحقیقات این گروه در روز چهارشنبه(۲۳ اکتبر) در مجله نیچر منتشر شد.

سیاهچاله شناخته شده هنوز رازهایی را پنهان می‌کند

ستاره‌شناسان در مورد ابرنواخترهایی که با مرگ یک ستاره پرجرم همراه هستند که پس از اتمام سوخت هسته‌اش دیگر نمی‌تواند خود را در برابر گرانش سطحی حفظ کند، آگاهی دارند.

هنگامی که نظریه نسبیت عام اینشتین دانشمندان را در مسیری قرار داد که منجر به کشف سیاهچاله‌ها و ستاره‌های نوترونی شد، این انفجارهای درخشان و شدید کیهانی به سرعت با روند تولد این اجساد ستاره‌ای فوق متراکم مرتبط شناخته شدند.

ضربه‌های پیش از تولد، شتاب خالصی هستند که سیاهچاله پس از تولد دریافت می‌کند. بنابراین، برای مثال، اگر شما یک ابرنواختر دارید و ماده به طور نامتقارن پرتاب می‌شود، برای حفظ حرکت، سیاهچاله در جهت مخالف ماده ضربه می‌زند. محدود کردن این ضربات پیش از تولد تا حدی سخت است، زیرا ما سیاهچاله‌های شناخته شده بسیار کمی در کهکشان راه شیری داریم، و همچنین، به این دلیل که راه‌های خوبی برای اندازه گیری آنها وجود ندارد به جز از طریق یک سه گانه گسترده که در کهکشان راه شیری دیده می‌شود.

یک ستاره نزدیک که از نظر گرانشی به سیاهچاله جدید متصل است، ممکن است از انرژی دریافتی ناشی از این انفجار ابرنواختری جان سالم به در ببرد و در منظومه باقی بماند. با این حال، هر ستاره دوردستی که توسط سیاهچاله در جای خود محکم نشده، به بیرون پرتاب می‌شود تا به عنوان یک ستاره سرگردان در کیهان رها شود.

پس چرا در این سیاهچاله سه گانه این اتفاق نیفتاد؟

قبل از پاسخ به این سوال، تیم ابتدا باید تایید می‌کرد که این ستاره دور قطعا به دور دوتایی داخلی V404 Cygni می‌چرخد. آنها این کار را با استفاده از ۱۰ سال مشاهدات تلسکوپ فضایی گایا انجام دادند، فضاپیمایی که حرکت میلیاردها ستاره در کهکشان راه شیری را به طور دقیق رصد می‌کند.

محققان متوجه شدند شانس این نوع پدیده در یک منظومه تقریبا یک در ۱۰ میلیون است. آنها همچنین تعیین کردند که ستاره بیرونی ۳۵۰۰ برابر از سیاهچاله مرکزی نسبت به فاصله زمین تا خورشید بیشتر فاصله دارد.

برای تعیین اینکه چرا ستاره بیرونی این منظومه به فضا پرتاب نشده است، برج تعدادی شبیه‌سازی را انجام داد تا ببیند چگونه چنین سیستم سه‌گانه سیاه‌چاله‌ای می‌توانست به حالت فعلی خود تکامل یابد و هنوز ستاره بیرونی خود را حفظ کند.

هر شبیه‌سازی با سه ستاره آغاز شد که یکی از آنها به سیاهچاله تبدیل شد. یک انفجار ابرنواختری به شبیه‌سازی‌ها معرفی می‌شود، که برج دهها هزار بار انجام داده است و مقدار انرژی آزاد شده و جهتی که انرژی آزاد می‌شود، متفاوت است. تعداد کمی از این شبیه سازی‌ها منجر به یک سیستم سه گانه سیاهچاله شد.

برج گفت: اکثریت قریب به اتفاق شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که ساده‌ترین راه برای ساخت این سه‌گانه از طریق فروپاشی مستقیم است.

یافتن اینکه این ستاره بیرونی به V404 Cygni مرتبط است، به تیم کمک کرد تا سن منظومه سه گانه سیاهچاله را تعیین کند. دلیلش این است که ستاره دوردست در حال تبدیل شدن به یک ستاره غول سرخ است، چیزی که وقتی ستاره‌ها از فاز توالی اصلی خود خارج می‌شوند و تا ۱۰۰ برابر عرض اولیه‌شان باد می‌کنند، اتفاق می‌افتد.

این گروه از این تبدیل به این نتیجه رسیدند که ستاره بیرونی حدود چهار میلیارد سال سن دارد و به این نتیجه رسیدند که کل منظومه دارای سنی مشترک است. این اولین بار است که دانشمندان چنین فرآیندی را برای تعیین سن انجام می‌دهند.

این گروه هنوز سوالاتی در مورد ماهیت این منظومه دارند که علاوه بر جستجوی سه گانه‌های سیاهچاله‌ای بیشتر، آنها را بررسی خواهند کرد.