محققان احتمالا موفق به کشف یک سیاه چاله کلان‌جرم متحرک شده‌اند

قمرها به دور سیارات، سیارات به دور ستارگان و ستارگان درون کهکشان‌ها به دور سیاه چاله‌های کلان‌جرم گردش می‌کنند. تا پیش از این گمان می‌رفت زنجیره چرخش در همین جا به پایان می‌رسد، چون این جرم‌ها در همکاری با هم سیاه چاله را سر جای خود نگه می‌دارند. اما حالا محققان سیاه چاله‌ای پیدا کرده‌اند که احتمالاً در کهکشان میزبان حرکت می‌کند.

سیاه چاله‌های کلان‌جرم (SMBH)، همانطور که از نامشان پیداست، جرم غیرقابل باوری را در خود جای داده‌اند که معمولاً چند میلیون تا چند میلیارد برابر خورشید است. این سیاه چاله‌ها به خاطر جرم فوق العاده، بر گیتی تاثیر گذاشته و با به دام انداختن صداها میلیون ستاره، آن‌ها را وادار به گردش به دور خود و تشکیل کهکشان می‌کنند.

سیاه چاله‌های کلان جرم معمولاً بی‌حرکت هستند، اما برخی محققان فکر می‌کنند که تعدادی از آن‌ها احتمالاً می‌توانند حرکت کنند. «Dominic Pesce»، نویسنده اصلی تحقیق می‌گوید: «انتظار نداریم اکثر سیاه چاله‌های کلان جرم متحرک باشند، آن‌ها معمولاً یک جا ثابت می‌مانند. این سیاه چاله‌ها آنقدر سنگین هستند که حرکت دادن آن‌ها بسیار مشکل است. توپ بولینگ را با توپ فوتبال مقایسه کنید که شوت کردنش چقدر سخت‌تر است. حال فرض کنید جرم این توپ بولینگ میلیون‌ها برابر خورشید است. برای حرکت دادن آن به یک ضربه معجزه‌آسا نیاز است.»

در این تحقیق، پژوهشگران مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین به منظور پیدا کردن سیاه چاله متحرک، ۱۰ کهکشان را بررسی کردند که همگی دارای سیاه چاله با آب در قرص برافزایشی (accretion disc) بودند. وجود آب سبب می‌شود تا اندازه گیری سرعت سیاه چاله آسان‌تر شود، چون آب نوعی سیگنال نوری رادیویی به نام «میزر» (Maser) تولید می‌کند که می‌توان آن را با استفاده از آنتن‌های رادیویی مطالعه کرد.

لازم به ذکر است که به دلیل انبساط کیهان، هیچ جرمی کاملاً بی‌حرکت نیست و دستکم به نظر می‌رسد که اجرام در حال دور شدن از ما هستند. بنابراین اخترشناسان به دنبال سیاه چاله‌هایی بودند که متناسب با ستارگان موجود در کهکشان میزبان حرکت می‌کردند. «Pesce» می‌گوید: «ما از خود این سوال را پرسیدیم: آیا سرعت سیاه چاله با سرعت کهکشان میزبان یکی است؟ اگر این سرعت یکسان نباشد، سیاه چاله احتمالاً دچار اختلال شده است.»

محققان با استفاده از تکنیکی به نام «تداخل‌سنجی خط پایه بسیار طولانی» (VLBI)، سیگنال‌های میزر ساطع شده از سیاه چاله‌ها را بررسی کرده و متوجه شدند همانطور که انتظار می‌رفت، ۱۰ سیاه چاله کلان‌جرم در جای خود ثابت هستند، اما یک سیاه چاله ظاهراً در حال حرکت است.

این سیاه چاله که ۳ میلیون برابر خورشید جرم دارد، در قلب کهکشان J0437+2456 و در فاصله تقریباً ۲۳۰ میلیون سال نوری از ما قرار گرفته است. مشاهدات بیشتر با استفاده از رصدخانه Arecibo و Gemini به محققان کمک کرد تا سرعت این سیاه چاله را در حدود ۱۱۰ هزار مایل بر ساعت (۱۷۷ هزار کیلومتر بر ساعت) تخمین بزنند.

اما چه عاملی توانسته است این توپ بولینگ بی‌نهایت سنگین را تکان دهد؟ به گفته محققان احتمالاً این حرکت به خاطر پس‌لرزه‌های ناشی از برخورد دو سیاه چاله کلان جرم است و یا اینکه آن‌ها موفق به کشف یک جفت دوتایی (binary pair) شده‌اند. «Pesce» می‌افزاید: «یافتن سیاه چاله‌های کلان جرم دوتایی بسیار مشکل است. احتمالاً کهکشان J0437+2456 یکی از سیاه چاله‌های جفت است و دیگری به خاطر فقدان انتشار سیگنال‌های میزر از دید رصدهای رادیویی ما مخفی مانده است.»

نتایج این تحقیق در ژورنال Astrophysical Journal منتشر شده است.