سیاه‌چاله‌ای آواره در حاشیه یک کهکشان، ستاره‌ای را بلعید و با نور ۱۰ میلیارد خورشید لو رفت

پژوهشگران سیاه‌چاله‌ای با جرمی حدود یک میلیون برابر خورشید را در فاصله‌ای نزدیک به ۳۰ هزار سال نوری از مرکز یک کهکشان شناسایی کرده‌اند که مکانی غیرمعمول برای چنین جرم پرجرمی است. این سیاه‌چاله زمانی آشکار شد که ستاره‌ای از نزدیکی آن عبور کرد و بر اثر نیروهای کشندی شدید از هم گسیخت. مواد باقی‌مانده از ستاره هنگام چرخش و سقوط به درون سیاه‌چاله، تابشی بسیار پرانرژی ایجاد کردند که برای چند ماه در طول موج فرابنفش، از کل کهکشان میزبان درخشان‌تر بود. این رصد، یکی از محکم‌ترین شواهد برای وجود سیاه‌چاله‌های پرجرمی است که خارج از مرکز کهکشان‌ها حرکت می‌کنند و در حالت عادی تقریباً قابل‌شناسایی نیستند.

هیولایی که نباید آنجا می‌بود

این رویداد با نام TDE 2025abcr در کهکشانی در فاصله حدود ۷۵۰ میلیون سال نوری از زمین رخ داده است. TDE مخفف «رویداد اختلال کشندی» (Tidal Disruption Event) است؛ پدیده‌ای که در آن ستاره بر اثر نزدیک‌شدن بیش از حد به یک سیاه‌چاله، تحت‌تأثیر اختلاف شدید نیروی گرانش از هم متلاشی می‌شود. بااین‌حال، نکته مهم این کشف نه نابودی ستاره، بلکه محل غیرمعمول سیاه‌چاله است.

پژوهشگران محل این رویداد را حدود ۹٫۳ کیلوپارسک (نزدیک بخ ۳۰ هزار سال نوری) دورتر از مرکز کهکشان اندازه‌گیری کرده‌اند. برای درک بهتر این فاصله، خورشید حدود ۲۶ هزار سال نوری از مرکز کهکشان راه شیری فاصله دارد. اگر این سیاه‌چاله در راه شیری قرار داشت، تقریباً در فاصله‌ای مشابه منظومه شمسی از مرکز کهکشان دیده می‌شد؛ نه در هسته کهکشان، جایی که معمولاً انتظار داریم سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم را پیدا کنیم. همین فاصله غیرعادی، کشف آن را مهم کرده است.

بیشتر کهکشان‌های بزرگ، سیاه‌چاله‌ای کلان‌جرم با جرمی از چند میلیون تا چند میلیارد برابر خورشید در مرکز خود دارند. به‌همین‌دلیل، اخترشناسان تاکنون بیشتر جست‌وجوهای مربوط به رویدادهای اختلال کشندی را روی هسته کهکشان‌ها متمرکز کرده‌اند. کشف TDE 2025abcr نشان می‌دهد تمرکز جست‌وجوها بر مرکز کهکشان‌ها احتمالاُ باعث شده است بسیاری از سیاه‌چاله‌های پرجرم واقع در نواحی بیرونی کهکشان‌ها تاکنون شناسایی نشوند.

پژوهشگران این جرم را یک سیاه‌چاله سرگردان می‌نامند، یعنی سیاه‌چاله‌ای پرجرم که برخلاف حالت معمول، در هسته کهکشان قرار ندارد. منشأ این سیاه‌چاله هنوز روشن نیست. پژوهشگران دو احتمال را مطرح کرده‌اند: یا در جریان ادغام چند کهکشان، از مرکز به بیرون پرتاب شده باشد یا همچنان در قلب بقایای بسیار کم‌نور یک کهکشان کوتوله قرار داشته باشد که بیشتر ستاره‌هایش را از دست داده است.

وقتی گرانش یک ستاره را تکه‌‌تکه می‌کند

وقتی ستاره بیش‌ازحد به سیاه‌چاله نزدیک می‌شود، دو سمت آن نیروی گرانشی یکسانی را تجربه نمی‌کنند. بخش نزدیک‌تر با شدت بیشتری کشیده می‌شود و همین اختلاف که نیروی کشندی نام دارد، باعث کشش ستاره و درنهایت از هم پاشیدن آن می‌شود. به این فرایند گاهی به‌طور غیررسمی اسپاگتی‌شدن می‌گویند.

پس از متلاشی‌شدن ستاره، بخشی از مواد آن به فضا پرتاب می‌شود و بخش دیگری به دور سیاه‌چاله می‌چرخد و به‌تدریج به سمت آن سقوط می‌کند. این مواد در مسیر خود فشرده و به‌شدت داغ می‌شوند و تابشی پرقدرت در نور مرئی، فرابنفش و گاهی پرتو ایکس ایجاد می‌کنند.

خود سیاه‌چاله نور منتشر نمی‌کند. آنچه تلسکوپ‌ها ثبت می‌کنند، تابش بقایای داغ ستاره در بیرون از افق رویداد است؛ مرزی که پس از عبور از آن، حتی نور هم دیگر نمی‌تواند از گرانش سیاه‌چاله فرار کند.

داده‌های رصدخانه فضایی نیل گرلز سوئیفت ناسا (Neil Gehrels Swift Observatory) نشان می‌دهند دمای تابش این رویداد به حدود ۳۰ هزار درجه سانتی‌گراد رسیده بود. این منبع در اوج فعالیت خود، درخشندگی معادل حدود ۱۰ میلیارد خورشید داشت و برای چند ماه در طول موج فرابنفش، حتی از کل کهکشان میزبانش پرنورتر دیده می‌شد.

هوش مصنوعی در میان نیم‌ میلیون انفجار، سیگنال درست را پیدا کرد

نخستین نشانه‌های این رویداد در پاییز ۲۰۲۵ توسط پروژه Zwicky Transient Facility یا ZTF در رصدخانه پالومار کالیفرنیا ثبت شد. ZTF با تصویربرداری مداوم از آسمان نیم‌کره شمالی، هر شب صدها هزار تغییر و درخشش موقت را شناسایی می‌کند.

بررسی دستی این حجم از داده عملاً امکان‌پذیر نیست. به‌همین‌دلیل، گروه پژوهشی از سامانه یادگیری ماشینی موسوم به tdescore استفاده کرد. نسخه ویژه این الگوریتم طوری طراحی شده بود که رویدادهای اختلال کشندی را تنها از روی تغییرات روشنایی منبع شناسایی کند، بدون اینکه محل آن در مرکز یا حاشیه یک کهکشان در تصمیم‌گیری الگوریتم نقشی داشته باشد.

الگوریتم در میان حدود نیم‌میلیون درخشش شبانه، متوجه منبعی شد که رنگ بسیار آبی، دمای بالا و منحنی نوری متفاوتی با ابرنواخترهای معمولی داشت. مهم‌تر اینکه دمای آن برخلاف بسیاری از انفجارهای ستاره‌ای، به‌سرعت کاهش پیدا نمی‌کرد.

این منبع نخستین‌بار در ۱۳ اکتبر ۲۰۲۵ شناسایی شد و حدود چهار هفته بعد به بیشترین روشنایی خود رسید. اوایل نوامبر، الگوریتم آن را به‌عنوان نامزد یک رویداد اختلال کشندی تشخیص داد و پژوهشگران نیز بلافاصله رصدهای تکمیلی را با چند تلسکوپ دیگر آغاز کردند.

تلسکوپ SOAR در شیلی، تلسکوپ کک، تلسکوپ Lowell Discovery و سوئیفت ناسا ازجمله ابزارهایی بودند که رویداد را در طول موج‌های مختلف دنبال کردند. ترکیب این داده‌ها نشان داد با یک انفجار معمولی یا فعالیت متداول هسته کهکشانی روبه‌رو نیستیم.

این کشف تنها سه ماه پس از راه‌اندازی نسخه جدید الگوریتم انجام شد و نشان داد تغییر شیوه جست‌وجو می‌تواند پدیده‌هایی را آشکار کند که قبل‌تر به‌دلیل تمرکز پژوهشگران بر مناطق خاص، از نگاه‌ها دور مانده بودند.

دانشمندان چگونه مطمئن شدند این رویداد یک ابرنواختر نیست؟

در نگاه اول، این درخشش می‌توانست به یک ابرنواختر مربوط باشد؛ انفجاری ستاره‌ای که ممکن است در حاشیه کهکشان رخ دهد و هفته‌ها یا ماه‌ها روشن بماند. درنتیجه، پژوهشگران چند توضیح دیگر را نیز مانند ابرنواختر، فعالیت یک هسته کهکشانی فعال و نوعی انفجار سریع و آبی‌رنگ بررسی کردند. بااین‌حال، داده‌ها با هیچ‌یک از این سناریوها به‌خوبی سازگار نبودند.

طیف نوری TDE 2025abcr تابشی آبی همراه با خطوط پهن هیدروژن و هلیوم نشان می‌داد؛ الگویی که در بسیاری از رویدادهای اختلال کشندی دیده می‌شود. دمای منبع نیز طی حدود ۷۰ روز تقریباً ثابت ماند، درحالی‌که ابرنواخترها معمولاً با گذشت زمان سردتر و نورشان قرمزتر می‌شود.

همچنین، رصدخانه فضایی سوئیفت پرتوهای ایکس کم‌انرژی یا نرم را از محل رویداد ثبت کرد. شدت این تابش در مقطعی طی حدود چهار ساعت نزدیک به سه برابر کاهش یافت. چنین تغییر سریعی برای یک ابرنواختر غیرمعمول است، اما می‌تواند با فعالیت مواد داغ اطراف سیاه‌چاله‌ای که بقایای یک ستاره را می‌بلعد، سازگار باشد.

در محل این رویداد نشانه قابل‌توجهی از ستاره‌زایی نیز دیده نشد. بنابراین احتمال اینکه با انفجار یک ستاره جوان و پرجرم روبه‌رو باشیم، کمتر می‌شود. از سوی دیگر، نشانه‌های رایج یک هسته کهکشانی فعال، مانند تابش رادیویی پایدار، پرتو ایکس مداوم یا خطوط طیفی مشخص، در این ناحیه مشاهده نشد.

مجموع این شواهد، پژوهشگران را به این نتیجه رساند که TDE 2025abcr به‌احتمال زیاد یک رویداد اختلال کشندی است؛ یعنی درخششی که در پی متلاشی‌شدن یک ستاره در میدان گرانشی سیاه‌چاله ایجاد شده است.

سیاه‌چاله چگونه به حاشیه کهکشان رسید؟

پژوهشگران با بررسی روشنایی این رویداد، جرم سیاه‌چاله عامل آن را حدود یک میلیون برابر خورشید برآورد کرده‌اند. این سیاه‌چاله در حاشیه کهکشانی قرار دارد که مجموع جرم ستاره‌هایش به حدود ۱۵۰ میلیارد برابر خورشید می‌رسد.

با توجه به جرم کهکشان، انتظار می‌رود در مرکز آن سیاه‌چاله‌ای بسیار سنگین‌تر، با جرمی در محدوده صدها میلیون تا چند میلیارد برابر خورشید، قرار داشته باشد؛ هرچند هسته کهکشان اکنون نشانه روشنی از فعالیت شدید نشان نمی‌دهد. همین تفاوت جرم نشان می‌دهد سیاه‌چاله‌ای که رویداد TDE 2025abcr را ایجاد کرده است، احتمالاً سیاه‌چاله اصلی کهکشان نیست.

پژوهشگران برای توضیح حضور این سیاه‌چاله در حاشیه کهکشان، دو احتمال اصلی مطرح کرده‌اند. طبق سناریوی نخست، کهکشان میزبان در گذشته یک کهکشان کوتوله را بلعیده است. در جریان این ادغام، بیشتر ستاره‌های کهکشان کوچک از آن جدا و در کهکشان بزرگ پراکنده شده‌اند، اما سیاه‌چاله مرکزی‌اش در حاشیه باقی مانده است و همچنان در آن ناحیه حرکت می‌کند. ستاره‌ای که در رویداد TDE 2025abcr از هم پاشید نیز احتمالاً یکی از ستاره‌های باقی‌مانده پیرامون همین سیاه‌چاله بود.

تصاویر آرشیوی، کهکشان کوتوله یا خوشه ستاره‌ای روشنی را در محل رویداد نشان نمی‌دهند. بااین‌حال، بقایای آن ممکن است آن‌قدر کم‌نور و کم‌جرم باشند که با تلسکوپ‌های فعلی به‌وضوح دیده نشوند.

در سناریوی دوم، ادغام چند کهکشان باعث شده است سه سیاه‌چاله در مرکز یک سامانه با یکدیگر برهم‌کنش گرانشی داشته باشند. چنین سامانه‌ای می‌تواند ناپایدار شود و سبک‌ترین سیاه‌چاله را به بیرون پرتاب کند. در این صورت، TDE 2025abcr شاید برای نخستین‌بار سیاه‌چاله‌ای را آشکار کرده باشد که پیش‌تر از مرکز کهکشان رانده شده است.

پژوهشگران احتمالاتی مانند قرارگرفتن این سیاه‌چاله در یک خوشه کروی یا بیرون‌رانده‌شدن سیاه‌چاله مرکزی کهکشان را ضعیف‌تر می‌دانند، چون با جرم برآوردشده آن همخوانی کمتری دارند. درحال‌حاضر، دو سناریو محتمل‌ترند: این جرم یا سیاه‌چاله باقی‌مانده از یک کهکشان کوتوله ادغام‌شده یا در پی برهم‌کنش گرانشی چند سیاه‌چاله از مرکز کهکشان به بیرون پرتاب شده است.

شاید کهکشان‌ها پر از سیاه‌چاله‌های پنهان باشند

تا چند سال پیش، تقریباً همه رویدادهای اختلال کشندی شناسایی‌شده در نور مرئی، در مرکز کهکشان‌ها دیده می‌شدند. در سال ۲۰۲۴، اخترشناسان نمونه‌ای را در فاصله حدود ۲۶۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان میزبان تأیید کردند؛ اما TDE 2025abcr با فاصله نزدیک به ۳۰ هزار سال نوری، نمونه‌ای بسیار دورتر و غیرعادی‌تر به‌شمار می‌رود.

برآورد آماری پژوهشگران نشان می‌دهد رویدادهایی که بیش از سه کیلوپارسک (حدود ۹۸۰۰ سال نوری) از مرکز کهکشان فاصله دارند، احتمالاً کمتر از ۱۰ درصد نرخ رویدادهای اختلال کشندیِ هسته‌ای را تشکیل می‌دهند. بااین‌حال، این برآورد هنوز قطعی نیست، زیرا بیشتر پیمایش‌های نجومی تاکنون برای شناسایی درخشش‌های نزدیک به مرکز کهکشان‌ها طراحی شده‌اند و ممکن است بسیاری از نمونه‌های دور از هسته را ثبت نکرده باشند.

اهمیت این کشف از آنجا ناشی می‌شود که سیاه‌چاله‌های خاموش تقریباً هیچ تابشی ندارند و تا زمانی که ماده‌ای را جذب نکنند، شناسایی آنها بسیار دشوار است. رویداد اختلال کشندی می‌تواند برای مدتی کوتاه محل چنین سیاه‌چاله‌ای را آشکار کند.

در سال‌های آینده، رصدخانه ورا روبین بخش بزرگی از آسمان را به‌طور پیوسته بررسی خواهد کرد. برطبق پیش‌بینی‌های انجام شده، این رصدخانه احتمالاُ بتواند هر سال ده‌ها رویداد مشابه را در فاصله‌ای قابل‌اندازه‌گیری از مرکز کهکشان‌ها شناسایی کند.

تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا نیز جست‌وجو را به فواصل بسیار دورتر گسترش خواهد داد و می‌تواند رویدادهایی را رصد کند که نورشان از حدود ۹ میلیارد سال پیش در راه بوده است. ترکیب داده‌های رومن، روبین، سوئیفت و تلسکوپ‌های زمینی شاید سرانجام مشخص کند چه تعداد سیاه‌چاله سرگردان در حاشیه کهکشان‌ها وجود دارند.

منشأ سیاه‌چاله عامل TDE 2025abcr هنوز روشن نیست، اما این کشف یک روش مؤثر را برای یافتن چنین اجرامی نشان می‌دهد: شناسایی درخشش کوتاهی که هنگام متلاشی‌شدن یک ستاره در نزدیکی آنها ایجاد می‌شود.