در مرکز کهکشان راه شیری، سیاهچاله‌ای فوق عظیم (SMBH) به نام Sagittarius A واقع شده است. قطر این سیاهچاله حدود ۴۴ میلیون کیلومتر اندازه‌گیری شده است، یعنی جرمی فراتر از جرم چهار میلیون ستاره دارد. طی چندین دهه اخترشناسان متوجه شده‌اند که بیشتر کهکشان‌های بزرگ یک هسته SMBH در مرکز خود دارند و از صدها هزار تا میلیاردها جرم خورشیدی متغیر هستند.
با این حال، تحقیقات جدید انجام شده توسط تیمی از محققان دانشگاه Keio، ژاپن، نتایج خیره‌کننده‌ای داشته است. براساس این مطالعات، تیم شواهدی از وجود سیاهچاله‌ای متوسط در یک خوشۀ گازی در نزدیکی مرکز کهکشان راه شیری یافته است. این کشف غیرمنتظره می تواند سرنخ‌هایی را در مورد نحوه شکل‌گیری SMBH ها ارائه دهد، چیزی که برای مدت‌ها اخترشناسان را سردرگم کرده بود!
این مطالعه اخیرا در نشریۀ Nature با عنوان “Millimetre-wave Emission from an Intermediate-mass Black Hole Candidate in the Milky Way” منتشر شد. رهبر این تحقیق Tomoharu Oka، محققی از گروه فیزیک و دانشکده علوم پایه و تکنولوژی دانشگاه کیو است. این تیم CO-0.40-0.22 را مطالعه می‌کند که یک ابر گازی متراکم با سرعت بالا در نزدیکی مرکز کهکشان ما است.
این ابر فشرده‌ی غبار که سالهاست منشا شگفتی ستاره‌شناسان است، بیش از هزار واحد نجومی (AU=149597871 km) قطر دارد و با فاصلۀ حدود ۲۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان ما قرار دارد. دلیل این علاقه به علت این واقعیت است که گازهای موجود در این ابر – شامل سیانید هیدروژن و مونوکسید کربن – با سرعت‌های بسیار متفاوتی حرکت می‌کنند، که برای ابری از گازهای بین ستاره‌ای غیرمعمول است.
مقاله مرتبط:یک گام نزدیک‌تر تا حل معمای سیاهچالهها
به امید درک این رفتار عجیب و غریب، تیم ابتدا CO-0.40-0.22 را با استفاده از تلسکوپ رادیویی ۴۵ متری درNobeyama Radio Observatory در ژاپن مشاهده کرد. این کار در ژانویه سال ۲۰۱۶ آغاز شد، یعنی زمانی که تیم متوجه شد که این ابر، بیضی شکل و شامل دو جزء است که شامل یک جزء فشرده اما کم‌چگال با سرعت‌های مختلف و یک جزء متراکم (به طول ۱۰ سال نوری) با تغییرات اندک می‌باشد.
تیم پس از انجام مشاهدات اولیه، مشاهدات Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) در شیلی را دنبال کرد. این کار، ساختار ابر و تغییرات سرعت را که به نظر می رسید با تراکم سازگار است، تایید کرد. علاوه بر این، آن‌ها حضور امواج رادیویی (شبیه به امواج تولید شده توسط Sagittarius A) را در کنار منطقه‌ی متراکم مشاهده کردند. آن‌ها مشاهدات خود را این‌گونه توضیح می‌دهند:
“اخیرا یک ابر مولکولی خاص، CO-0.40-0.22، با عرض بسیار وسیع سرعت، در نزدیکی مرکز کهکشان راه شیری کشف کردیم. بر اساس تحلیل دقیق سینماتیک گاز، نتیجه گرفتیم که جسمی فشرده با جرم حدود ۱۰۵ ( جرم خورشیدی= ۱۰۳۰× ۱.۹۹) درون این توده‌ی ابری قرار دارد.”
آن‌ها همچنین مجموعه‌ای از مدل‌های کامپیوتری را برای بررسی رفتارهای عجیب و غریب اجرا کردند، که بیشتر احتمال حضور سیاهچاله را مطرح می‌کرد. جرم آن و یا اندازه‌ی تقریبا ۵۰۰ برابر کوچکتر از Sagittarius A به معنی متوسط بودن این سیاهچاله است. در صورت تایید، این دومین سیاهچاله‌ای است که در راه شیری کشف می‌شود.
از آنجایی که بخش اعظم سیاه چاله‌های کشف شده بسیار کوچک یا بسیار عظیم بوده‌اند، این کشف برای ستاره‌شناسان تازگی دارد. از سوی دیگر، مطالعاتی که به دنبال یافتن سیاهچاله‌های متوسط (IMBHs) بوده‌اند شواهد بسیار کمی از وجود آن‌ها یافته‌اند. علاوه بر این، این یافته‌ها می‌تواند چگونگی تشکیل SMBH ها در مرکز کهکشان‌های بزرگتر را توضیح دهد.
مقاله مرتبط:تئوری جدید منشأ سیاهچالهها
در گذشته، اخترشناسان حدس زده‌اند که SMBH ها با ادغام سیاهچاله‌های کوچکتر شکل گرفته اند، در نتیجه باید سیاهچاله‌های میانی هم وجود داشته باشند. بنابراین کشف یک IMBH یکی از اولین شواهد اثبات این فرضیه است. همانطور که بروک سیمونز، استاد دانشگاه کالیفرنیا در سن دیگو، در مصاحبه ای با The Guardian توضیح می‌دهد:
“می‌دانیم که سیاهچاله‌های کوچکتر با مرگ ستاره‌ها شکل می‌گیرند، بنابراین وجود آن‌ها معمول و شایع است. برخی از این سیاهچالهها مانند دانه‌هایی هستند که با رشد خود سیاهچاله‌های عظیم با جرم یک میلیون برابر را تشکیل می‌دهند. بخشی از این رشد از ادغام با سیاهچاله‌های دیگر و یا مواد کهکشانی اطراف این سیاهچاله ایجاد می‌شود.”
برای تأیید حضور IMBH در مرکز CO-0.40-0.22، مطالعات بیشتری لازم است. با فرض اینکه آن‌ها موفق شوند، می‌توانیم انتظار داشته باشیم که دانشمندان اخترفیزیک برای مدتی آن‌ها را زیر نظر داشته باشند تا به نحوه‌ی تشکیل و سرنوشت نهایی آن‌ها پی ببرند. به عنوان مثال، این احتمال وجود دارد که با سرعت کم به سمت Sagittarius A حرکت کرده و در نهایت با آن ادغام شود، بنابراین SMBH حتی عظیم‌تری در مرکز کهکشان بسازد!
