بزرگترین سیاه چاله در جهان کدام است؟
در فاصله‌ای بسیار دور از منظومه‌ی شمسی، غول‌هایی حضور دارند که ابعاد آن‌ها در تصور هم نمی‌گنجد. کره‌هایی عظیم و ابَرچگال از ماده که هر چیزی که از افق رویداد آن‌ها بگذرد، حتی نور را در خود می‌بلعند. این‌ها بزرگترین سیاهچاله‌های جهان هستند که مطالعه‌ی آن‌ها می‌تواند به دانشمندان برای یافتن پاسخ بسیاری از پرسش‌های کیهانی کمک کند.
سیاهچاله چیست؟
سیاهچالهها را باید یکی از مرموزترین اجرام کیهانی دانست و با وجود آنکه تا کنون مطالعات زیادی درباره‌ی آن‌ها انجام شده است اما هنوز هم به طور کامل شناخته نشده‌اند و حتی دقیقا نمی‌دانیم که داخل سیاهچاله چیست. البته روشن است که این اجرام واقعا یک حفره نیستند! بلکه تراکم عظیمی از ماده هستند که در فضایی بسیار کوچک جمع شده است. یک «سیاهچاله» (Black Hole) بسیار چگال است و گرانش درست زیر سطح آن، یعنی افق رویداد، به اندازه‌ای قوی است که هیچ چیز حتی نور نمی‌تواند از آن فرار کند. افق رویداد مانند سطح زمین یا حتی خورشید نیست، بلکه مرزی است که تمام مواد تشکیل‌دهنده‌ی سیاهچاله را دربر می‌گیرد.
کهکشان راه شیری می‌تواند بیش از ۱۰۰ میلیون سیاهچاله را در خود جای دهد، هرچند شناسایی این اجرام بسیار دشوار است. با این حال در قلب کهکشان راه شیری یک سیاهچاله‌ی بسیار پرجرم به نام «کمان ای*» (*Sagittarius A) قرار دارد که به گفته‌ی ناسا، حدود ۴ میلیون برابر خورشید جرم و تقریبا ۲۶ هزار سال نوری از زمین فاصله دارد.
نخستین تصویر از یک سیاهچاله در سال ۲۰۱۹ توسط تلسکوپ افق رویداد (EHT) گرفته شد. این عکس خیره‌کننده، سیاهچاله‌ی مرکز کهکشان M87 در فاصله‌ی ۵۵ میلیون سال نوری از زمین را به نمایش گذاشت و دانشمندان و علاقه‌مندان سراسر جهان را به وجد آورد.
پدیده عدسی گرانشی بر اثر حضور سیاهچاله
Credit: ESA/Hubble, Digitized Sky Survey, Nick Risinger (skysurvey.org), N. Bartmann
مدل‌سازی نظری
از سویی شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای هم برای تخمین جرم سیاهچالهها به کمک اخترشناسان آمده است. آن‌ها از مدل‌های نظری و شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای برای بررسی رفتار سیاهچالهها و اجرام اطراف آن‌ها استفاده می‌کنند. با مقایسه نتایج شبیه‌سازی با مشاهدات، می‌توان به اطلاعاتی در مورد جرم سیاهچالهها دست یافت.
انواع سیاهچالهها
دانشمندان تا کنون سه نوع سیاهچاله را شناسایی کرده‌اند که شامل سیاهچاله‌های ستاره‌ای، سیاهچاله‌های کلان‌جرم و سیاهچاله‌های میانی می‌شود.
سیاهچاله‌های ستاره‌ای؛ کوچک اما مرگ‌بار
هنگامی که یک ستاره آخرین ذخیره‌ی سوخت خود را می‌سوزاند، ممکن است ماده بر اثر گرانش به درون سقوط کند یا به عبارتی بِرُمبَد. برای ستارگان کوچک‌تر یعنی آن‌هایی که دارای جرم تقریبا تا ۳ برابر خورشید هستند، هسته‌ی جدید به یک ستاره‌ی نوترونی یا یک کوتوله‌ی سفید تبدیل خواهد شد. اما وقتی یک ستاره‌ی بزرگ‌تر فرو می‌ریزد، به فشرده شدن ادامه می‌دهد و یک سیاهچاله‌ی ستاره‌ای ایجاد می‌کند.
سیاهچاله‌هایی که از فروپاشی ستارگان منفرد به وجود آمده‌اند، نسبتا کوچک اما به طرز باورنکردنی چگال هستند. برای نمونه می‌توانند با جرمی بیش از ۳ برابر جرم خورشید، قطری تنها به اندازه‌ی یک شهر داشته باشند. این جرم، نیروی گرانشی دیوانه‌واری ایجاد می‌کند که اجرام اطراف را به سوی خود می‌کشد. بدین ترتیب سیاهچاله‌های ستاره‌ای غبار و گاز کهکشان‌های اطراف خود را مصرف می‌کنند که باعث می‌شود اندازه‌ی آن‌ها بیشتر شود.
سیاهچاله های کلان‌جرم؛ تولد غول‌ها
هرچند سیاهچاله‌های کوچک جهان را پر کرده‌اند، اما باز هم پسرعموهای آن‌ها، یعنی سیاهچاله‌های کلان‌جرم، غالب هستند. این سیاهچاله‌های عظیم که از انواع بزرگترین سیاه چاله محسوب می‌شوند، میلیون‌ها یا حتی میلیاردها برابر خورشید جرم دارند، اما قطرشان تقریبا برابر است. تصور می‌شود که چنین سیاهچاله‌هایی تقریبا در مرکز هر کهکشانی از جمله کهکشان راه شیری قرار داشته باشند. پس از تشکیل این غول‌ها، با مصرف گردوغبار و گاز اطراف خود که در مرکز کهکشان بسیار یافت می‌شود، جرمشان باز هم بیشتر می‌شود و به آن‌ها امکان می‌دهد تا به اندازه‌های بسیار بزرگ‌تری دست یابند.
دانشمندان مطمئن نیستند که این نوع از سیاهچاله‌های بسیار بزرگ چگونه تولید می‌شوند اما چند روش پیشنهادی برای شکل‌گیری سیاهچاله‌های کلان‌جرم وجود دارد. ممکن است نتیجه‌ی ادغام صدها یا هزاران سیاهچاله‌ی کوچک باشند. از سویی ابرهای گازی بزرگ هم می‌توانند مسؤول شکل‌گیری این سیاهچالهها باشند، که روی هم فرو می‌ریزند و به سرعت جرم سیاهچاله را افزایش می‌دهند.
روش سوم فروپاشی یک خوشه‌ی ستاره‌ای است، یعنی گروهی از ستاره‌ها که همه با هم به درون خود فرو می‌ریزند و در نهایت روش چهارم، سیاهچاله‌های کلان‌جرم می‌توانند از خوشه‌های بزرگ ماده تاریک به وجود بیایند. ماده‌ای است که می‌توانیم از طریق اثر گرانشی بر اجرام دیگر، آن را درک کنیم. با این حال، نمی‌دانیم از چه چیزی تشکیل شده است چون نور ساطع نمی‌کند و نمی‌توان مستقیما آن را مشاهده کرد.
طرحی گرافیکی از سیاهچاله کلان‌جرم تون ۶۱۸ و مقایسه‌ی آن با ابعاد کهکشان راه شیری
Credit: Universe Science
حتی اگر بتوان فهرستی از سیاهچاله‌های مختلف تهیه کرد، باید دید از کدام منظر می‌خواهیم آن‌ها را با هم مقایسه کنیم. آیا باید بر اساس جرم، شعاع یا برخی دیگر از ویژگی‌ها، آن‌ها را با هم مقایسه کرد؟ یا باید به خطرناک ترین سیاه چاله اشاره کرد؟ با این وجود، بر اساس مشاهدات و معیارهای فعلی می‌توان گفت که TON 618 هم از نظر جرم و هم ابعاد، یکی از بزرگترین سیاهچاله‌هایی است که تا کنون شناسایی شده است. غولی تاریک که در مرکز یک اختروش (کوازار) و در فاصله‌ی ۱۸.۲ میلیارد سال نوری از زمین قرار دارد و جرمش حدود ۴۰ تا ۶۶ میلیارد برابر جرم خورشید و ابعاد آن ۴۰ برابر فاصله‌ی میان نپتون و پلوتون تخمین زده شده است.
اما این جرم و ابعاد بدان معنا نیست که TON 618 قطعا بزرگترین سیاه چاله در جهان است، بلکه ممکن است سیاهچاله‌های بسیار بزرگ‌تری هم وجود داشته باشند که هنوز کشف نشده‌اند. از جمله سیاهچاله‌های IC 1101 که در مرکز یک کهکشان بیضوی غول‌پیکر قرار دارد، سیاهچاله‌ی «فونیکس ای» (Phoenix A) که در مرکز یک کهکشان بسیار درخشان جای گرفته است و SDSS J123132.37+013814.1 که یکی از دورترین سیاهچاله‌هایی است که تاکنون کشف شده است، همگی می‌توانند جرمی بیشتر از تون ۶۱۸ داشته باشند اما هنوز تخمین دقیقی برای آن‌ها به دست نیامده است.
اسم بزرگترین سیاه چاله کشف شده
همان‌طور که اشاره شد، و به عبارتی بزرگترین سیاه چاله کشف شده تا کنون «تون ۶۱۸» (TON 618) نام دارد. این غول تاریک، نام خود را از «رصدخانه‌ی تونانزینتلا» (Tonantzintla Observatory) می‌گیرد که برای نخستین بار در سال ۱۹۵۷ میلادی موفق به شناسایی آن شد اما پژوهشگران این مرکز که این جرم را به عنوان جرم ۶۱۸ در فهرست رصدخانه، فهرست‌بندی کردند، در آن زمان آن را به عنوان سیاهچاله در نظر نگرفتند.
ویژگی‌های بزرگترین سیاه چاله‌ها
سیاهچاله TON 618 را باید یکی از بزرگترین و درخشان‌ترین سیاهچاله‌هایی دانست که تاکنون کشف شده است. این سیاهچاله با جرم زیاد خود یک هیولای کیهانی کامل محسوب می‌شود. از جمله ویژگی‌های برجسته‌ی این سیاهچاله می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
- جرم بسیار زیاد: همان‌طور که اشاره شد، جرم TON 618 بسیار زیاد است که آن را به یکی از پرجرم‌ترین سیاهچاله‌های شناخته شده تبدیل کرده است.
- درخشندگی بسیار زیاد: این سیاهچاله به دلیل بلعیدن مقدار زیادی ماده، بسیار درخشان است به گونه‌ای که حتی از فاصله‌ی بسیار دور هم قابل مشاهده است.
- اندازه‌ی بزرگ: به دلیل جرم بسیار زیاد، شعاع شوارتزشیلد این سیاهچاله هم بسیار بزرگ است. شعاع شوارتزشیلد، شعاعی است که در آن سرعت گریز برابر با سرعت نور می‌شود و هیچ چیزی حتی نور هم نمی‌تواند از آن فرار کند.
- فاصله‌ی زیاد: TON 618 در فاصله‌ی بسیار دوری از زمین قرار دارد و حدود ۱۰.۸ میلیارد سال طول می‌کشد تا نور آن به زمین برسد.
- حضور در یک اختروش: این سیاهچاله در مرکز یک اختروش قرار دارد. اختروش‌ها هسته‌های کهکشان‌های فعال هستند که درخشندگی بسیار زیادی دارند.
- سرعت بالای گازهای اطراف: گازهای اطراف این سیاهچاله با سرعت بسیار زیادی در حال چرخش هستند. این سرعت به اندازه‌ای بالاست که خطوط طیفی هیدروژن در نور ساطع شده از این گازها به شدت جابه‌جا شده‌اند.
طرحی گرافیکی از قرص برافزایشی اطراف یک سیاهچاله کلان‌جرم
Credit: Penn State
تأثیر TON 618 بر محیط اطراف
- تغذیه از مواد اطراف: این سیاهچاله با بلعیدن مقدار زیادی گاز و غبار از محیط اطراف خود، به رشد و بزرگ شدن ادامه می‌دهد.
- ایجاد بادهای کیهانی: بلعیدن مواد توسط این سیاهچاله، باعث ایجاد بادهای کیهانی بسیار قدرتمندی می‌شود که بر محیط اطراف تأثیر می‌گذارند.
- شکل‌دهی به کهکشان میزبان: این سیاهچاله با نیروی گرانشی عظیم خود، بر شکل و ساختار کهکشان میزبان تأثیر می‌گذارد.
اهمیت مطالعه‌ی بزرگترین سیاهچالهها
مطالعه‌ی این نوع سیاهچاله از جمله شنیدن صدای سیاه چاله فضایی، به دانشمندان کمک می‌کند تا به پرسش‌های اساسی درباره‌ی کیهان پاسخ دهند. سیاهچاله‌هایی مانند TON 618 نقش مهمی در شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها دارند. از سویی محیط اطراف این سیاهچالهها، شرایط فیزیکی بسیار شدیدی را فراهم می‌کند که به دانشمندان امکان می‌دهد تا قوانین فیزیک را در این شرایط تازه آزمایش کنند و همچنین مطالعه‌ی این نوع خاص از سیاهچالهها می‌تواند به تعیین ماهیت ماده‌ی تاریک و انرژی تاریک کمک کند.
جمع‌بندی
سیاهچالهها، اجرامی قدرتمند و همچنان اسرارآمیز هستند که با گرانش شدید خود، حتی نور را هم به دام می‌اندازند. بزرگترین سیاهچالهها را می‌توان غول‌های حقیقی کیهان دانست. آن‌ها یی که جرمی میلیاردها برابر خورشید دارند و با تأثیرات عمیقی که بر کهکشان‌های میزبان خود می‌گذارند، نقش مهمی در تکامل کیهان ایفا می‌کنند.
در نهایت، سیاهچاله‌های ابرپرجرم یکی از جذاب‌ترین انواع سیاهچالهها هستند و با وجود پیشرفت‌های چشمگیر در زمینه‌ی اخترفیزیک، هنوز رازهای بسیاری دارند که مطالعات بیشتر درباره‌ی آن‌ها، می‌تواند به کشف حقایق شگفت‌انگیزی درباره کیهان منجر شود.
عکس کاور: سیاهچاله کلان جرم در مرکز یک کوازار
Credit: NASA, ESA, CSA, Joseph Olmsted (STScI)
منبع: خبرآنلاین
منبع: faradeed-214830