نشانه‌هایی از دومین سیاه‌چاله بزرگ کهکشان راه شیری

تیمی از ستاره‌شناسان به سرپرستی توموهارو اوکا، استاد دانشگاه که‌یو در ژاپن، موفق به شناسایی توده‌ی ابری مبهمی موسوم به CO-0.40-0.22 شده‌اند که تنها ۲۰۰ سال نوری با مرکز کهکشان راه شیری فاصله دارد. اما چیزی که این توده را غیر عادی جلوه می دهد، پراکندگی سرعت گسترده‌ی آن بواسطه‌ی برخورداری از گازهایی با این ویژگی است. تیم یاد شده این توده را با استفاده از دو رادیوتلسکوپ Nobeyama 45-m در ژاپن و تلسکوپ ASTE در شیلی و زیر نظر رصدخانه‌ی ملی ژاپن یافته است.

ستاره‌شناسان برای انجام بررسی‌های بیشتر جهت پی بردن به جزئیات ساختار این توده، مجددا اقدام به مشاهده‌ی آن به کمک تلسکوپ Nobeyama 45-m کرده و ۲۱ خط انتشار را از ۱۸ مولکول جمع‌آوری کردند. نتایج بررسی‌ها نشان می‌دهد که این ابر به فرم بیضوی بوده و از دو جزء متفاوت تشکیل شده است: یک جزء فشرده و در عین حال با چگالی بالا و با پراکندگی سرعت بسیار گسترده‌ی ۱۰۰ کیلومتر بر ثانیه و جزء دیگر با چگالی بالا، وسعتی معادل ۱۰ سال نوری و با پراکندگی سرعت باریک.

اما چه عاملی باعث گستردگی زیاد پراکندگی سرعت می‌شود؟ در داخل این ابر هیچ روزنه‌ای وجود ندارد. همچنین مشاهداتی که با اشعه‌ی ایکس و مادون قرمز انجام شده‌است، حاکی از این است که توده‌ی ابری یاد شده فاقد هر گونه جرم فشرده‌ای است. بنابراین پراندگی سرعت در این ابر ناشی از وجود منبع انرژی موضعی مانند انفجارهای ابرنواختر نیست.

این تیم یک مدل‌سازی ساده را از توده‌های ابری گازی را که تحت اثر یک منبع گرانشی قوی هستند، اجرا کرده است. در این مدل‌سازی ابرهای گازی در ابتدا به سمت منبع گرانشی جذب شده و سرعت آن‌ها به تدریج با نزدیک شدن به منبع افزایش می‌یافت. در نزدیک‌ترین نقطه به منبع، سرعت ابرها به بیشینه‌ی مقدار خود رسید. با عبور از این نقطه، سرعت ابر رو به کاهش گذاشت. اعضای تیم تحقیقاتی بر این باورند که استفاده از مدلی با یک منبع گرانشی با جرمی معادل ۱۰۰ هزار خورشید، در داخل محیطی به شعاع ۰.۳ سال نوری، نتایجی با بالاترین شباهت به داده‌های حاصل از مشاهده، بدست خواهد آورد.

پروفسور اوکا می‌گوید:

با توجه به این نکته که در آزمایشات اشعه‌ی ایکس و مادون قرمز هیچ گونه جرم فشرده‌ای مشاهده نشده است، می‌توان نتیجه گرفت که بهترین گزینه به عنوان یک جرم فشرده و عظیم، یک سیاه‌چاله خواهد بود.

اگر این نتیجه‌گیری صحت داشته باشد، بنابراین اولین سیاه‌چاله با جرم متوسط شناسایی شده است. ستاره‌شناسان در حال حاضر تنها در مورد سیاه‌چاله‌هایی با دو سایز متفاوت اطلاعاتی در دست دارند: سیاه‌چاله‌های ستاره‌وار که پس از انفجارهای وسیع ستاره‌های عظیم شکل گرفته‌اند و سیاه‌چاله‌‌های کلان‌جرم که اغلب در مرکز کهکشان‌ها یافت می‌شوند. جرم سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم بین چند میلیون تا چند میلیارد برابر جرم خورشید قرار دارد. تا کنون چند نمونه از این نوع سیاه‌چاله‌ها شناسایی شده است، ولی هنوز اطلاعاتی از نحوه‌ی شکل‌گیری آن‌ها در دسترس نیست. یکی از حدسیات در این مورد، ادغام چندین سیا‌‌ه‌چاله‌ی با جرم متوسط برای شکل‌گیری یک سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم است. اما این حدس ایراداتی را در بطن خود دارد؛ چرا که تا کنون هیچ‌گونه مشاهده‌ای از وجود سیاه‌چاله‌های با جرم متوسط ثبت نشده‌ است. اگر توده‌ی ابری CO-0.40-0.22 که در فاصله‌ی ۲۰۰ سال نوری از سیاهچاله‌ی Sgr A* (سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرمی که با جرم ۴۰۰ میلیون برابری جرم خورشید در مرکز کهکشان راه شیری قرار دارد) قرار گرفته است، حاوی یک سیاه‌چاله‌ی با جرم متوسط باشد، این موضوع می‌تواند احتمال صحت نظریه‌ی یاد شده در خصوص نحوه‌ی شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های کلان جرم را تقویت کند.

این نتایج مسیر جدیدی را برای جستجوی سیاه‌چاله‌ها با استفاده از تلسکوپ، ایجاد می‌کند. مشاهدات جدید نشان از وجود چند توده‌ی ابر با پراکندگی سرعت گسترده مشابه CO-0.40-0.22 دارد. اعضای تیم بر این باورند که احتمالا برخی از این ابرها نیز حاوی سیاه‌چاله باشند. مطالعات نشان می‌دهد که در حدود ۱۰۰ میلیون سیاه‌چاله در کهکشان راه شیری وجود دارد؛ اما آزمایشات اشعه‌ی ایکس تا کنون تنها قادر به شناسایی چند ده مورد از این سیاه‌چاله‌ها شده‌اند. بسیاری از سیاه‌چاله‌ها ممکن است بسیار "تاریک" بوده و شناسایی آن‌ها در هر طول موجی نیز دشوار باشد.

پروفسور اوکا می گوید:

تحقیق در مورد حرکت گازها با استفاده از رادیوتلسکوپ می‌تواند یک راهکار مکمل برای شناسایی سیاه چاله‌های تاریک باشد. مشاهدات جاری از کهکشان راه شیری به کمک تلسکوپ Nobeyama 45-m و مشاهداتی که با رزولوشن بسیار بالا از کهکشان‌های مجاور، با استفاده از آرایه‌ی میلیمتری بزرگ آتاکاما صورت می‌گیرد، می‌تواند تعداد گزینه‌های محتمل سیاه‌چاله‌ها را به میزان بسیار زیادی افزایش دهد.