ستاره شناسان با استفاده از رصدخانه بین المللی جمینی که توسط NOIRLab NSF اداره می شود، نزدیک ترین سیاهچاله شناخته شده به زمین را کشف کرده اند. این اولین کشف بدون ابهام از یک سیاهچاله خفته به جرم ستاره ای در راه شیری. نزدیکی آن به زمین، در فاصله 1600 سال نوری از ما، هدف جالبی برای مطالعه برای پیشبرد درک ما از تکامل سیستم‌های دوتایی است.
سیاهچاله ها افراطی ترین اجرام در کیهان هستند. نسخه‌های پرجرم این اجرام متراکم غیرقابل تصور احتمالاً در مرکز همه کهکشان‌های بزرگ قرار دارند. جرم ستاره ای سیاه چاله ها - که وزن آنها تقریباً 100 تا 100 برابر جرم خورشید است - بسیار رایج تر هستند و تنها در کهکشان راه شیری XNUMX میلیون تخمین زده می شود. با این حال، تنها تعداد انگشت شماری تا به امروز تأیید شده اند، و تقریباً همه آنها "فعال" هستند - به این معنی که در اشعه ایکس به خوبی می درخشند زیرا موادی را از یک دستگاه مصرف می کنند. همدم ستاره ای نزدیکبرخلاف سیاهچاله های خفته که اینطور نیست.
اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ Gemini North در هاوایی، یکی از تلسکوپ‌های دوقلوی رصدخانه بین‌المللی جمینی، که توسط NOIRLab متعلق به NSF اداره می‌شود، نزدیکترین سیاهچاله به زمین را کشف کرده‌اند که محققان آن را Gaia BH1 نامیده‌اند. این سیاهچاله خفته حدود 10 برابر جرم تر از سیاهچاله است خورشید و در فاصله حدود 1600 سال نوری از ما در صورت فلکی اوفیوخوس قرار دارد که سه برابر نزدیک‌تر از رکورددار قبلی، یک دوتایی پرتو ایکس در صورت فلکی تک‌سروس، به زمین است. کشف جدید با انجام مشاهدات بدیع از حرکت میسر شد همراه سیاهچاله، یک ستاره ای شبیه به خورشید که تقریباً در همان فاصله ای که زمین به دور خورشید می چرخد، به دور سیاهچاله می چرخد.
منظومه شمسی را بگیرید، یک سیاهچاله در جایی که خورشید است، و خورشید را در جایی که زمین است، قرار دهید، و این منظومه را به دست خواهید آورد. کریم البدری، اخترفیزیکدان مرکز اخترفیزیک | هاروارد و اسمیتسونیان و موسسه نجوم ماکس پلانک و نویسنده اصلی مقاله توصیف این کشف. «در حالی که ادعاهای بسیاری از شناسایی سیستم‌هایی مانند این وجود داشته است، تقریباً همه این اکتشافات متعاقبا رد شده‌اند. این اولین ردیابی بدون ابهام از ستاره ای شبیه به خورشید در مداری گسترده به دور سیاهچاله ای با جرم ستاره ای در کهکشان ما است.
اگرچه به احتمال زیاد میلیون ها مورد وجود دارد سیاهچاله هایی با جرم ستاره ای در حال پرسه زدن در کهکشان راه شیری، تعداد معدودی که شناسایی شده اند، توسط تعاملات پرانرژی آنها با یک ستاره همراه کشف شدند. هنگامی که مواد ستاره ای نزدیک به سمت سیاهچاله مارپیچی می شوند، فوق العاده گرم می شوند و پرتوهای ایکس و جت های قدرتمندی از مواد تولید می کنند. اگر سیاهچاله به طور فعال تغذیه نکند (یعنی خاموش باشد) به سادگی با محیط اطراف خود ترکیب می شود.
"من در چهار سال گذشته با استفاده از طیف گسترده ای از مجموعه داده ها و روش ها به دنبال سیاهچاله های خفته بودم." البدری گفت. تلاش‌های قبلی من - و همچنین تلاش‌های دیگران - یک انباری از سیستم‌های دوتایی را پیدا کرد که به شکل سیاه‌چاله‌ها در می‌آیند، اما این اولین باری است که جستجو به ثمر نشسته است.
این تیم در ابتدا با تجزیه و تحلیل داده‌های فضاپیمای گایا آژانس فضایی اروپا، سیستم را به‌عنوان میزبان یک سیاهچاله شناسایی کرد. گایا بی‌نظمی‌های دقیقه‌ای در حرکت ستاره ناشی از ستاره را ثبت کرد جاذبه زمین یک جسم عظیم نادیده البدری و تیمش برای بررسی جزئیات بیشتر سیستم، به ابزار طیف‌نگار چند شی جمینی در جمینی شمالی روی آوردند، که سرعت ستاره همراه را در حین چرخش به دور سیاهچاله اندازه‌گیری کرد و اندازه‌گیری دقیقی از دوره مداری آن ارائه کرد. . مشاهدات بعدی Gemini برای محدود کردن حرکت مداری و در نتیجه توده های دو جزء در سیستم دوتایی بسیار مهم بود و به تیم اجازه داد تا جسم مرکزی را به عنوان سیاهچاله ای تقریباً 10 برابر جرم خورشید ما شناسایی کند.
البادری توضیح داد: «مشاهدات بعدی ما در جمینی بدون تردید معقول تایید کرد که این دوتایی دارای یک ستاره معمولی و حداقل یک سیاهچاله خفته است. ما هیچ سناریوی اخترفیزیکی قابل قبولی پیدا نکردیم که بتواند مدار مشاهده شده منظومه ای را که حداقل یک سیاهچاله را شامل نمی شود، توضیح دهد.
این تیم نه تنها بر قابلیت‌های رصدی فوق‌العاده جمینی نورث، بلکه بر توانایی جمینی برای ارائه داده‌ها در یک ضرب‌الاجل محدود نیز تکیه کرد، زیرا تیم تنها یک پنجره کوتاه برای انجام مشاهدات بعدی خود داشت.
زمانی که ما اولین نشانه ها را داشتیم که سیستم حاوی یک سیاهچاله است، فقط یک هفته فرصت داشتیم که این دو جرم در نزدیکترین فاصله در مدار خود قرار بگیرند. اندازه گیری در این نقطه برای تخمین دقیق جرم در یک سیستم دوتایی ضروری است. البدری گفت. توانایی جمینی برای ارائه مشاهدات در مقیاس زمانی کوتاه برای موفقیت پروژه حیاتی بود. اگر آن پنجره باریک را از دست می‌دادیم، باید یک سال دیگر صبر می‌کردیم.»
مدل‌های کنونی اخترشناسان از تکامل سیستم‌های دوتایی برای توضیح چگونگی شکل‌گیری پیکربندی عجیب سیستم Gaia BH1 به سختی تحت فشار هستند. به طور خاص، ستاره اجدادی که بعداً به سیاهچاله تازه کشف شده تبدیل شد، حداقل 20 برابر جرم خورشید ما بود. این بدان معناست که تنها چند میلیون سال عمر کرده است. اگر هر دو ستاره در یک زمان تشکیل شده اند، این است ستاره عظیم به سرعت به یک ابرغول تبدیل می‌شد، ستاره دیگر را پف می‌کرد و قبل از اینکه زمان تبدیل شدن به ستاره‌ای مناسب هیدروژن‌سوز و دنباله اصلی مانند خورشید ما باشد، آن را می‌بلعد.
به هیچ وجه مشخص نیست که چگونه ستاره ای با جرم خورشیدی می توانست از آن قسمت جان سالم به در ببرد و به یک ستاره ظاهراً عادی تبدیل شود، همانطور که مشاهدات دودویی سیاهچاله نشان می دهد. مدل‌های نظری که امکان بقا را فراهم می‌کنند، همگی پیش‌بینی می‌کنند که این ستاره با جرم خورشیدی باید در مداری بسیار تنگ‌تر از آنچه در واقع مشاهده می‌شود، قرار می‌گرفت.
این می‌تواند نشان دهد که شکاف‌های مهمی در درک ما از چگونگی شکل‌گیری و تکامل سیاه‌چاله‌ها در سیستم‌های دوتایی وجود دارد و همچنین وجود جمعیتی از سیاه‌چاله‌های خفته را در دوتایی‌ها نشان می‌دهد که هنوز کشف نشده است.
جالب است که این سیستم به راحتی با مدل‌های تکامل باینری استاندارد سازگار نیست. البدری نتیجه گرفت. این موضوع سوالات زیادی را در مورد چگونگی شکل‌گیری این سیستم دوتایی و همچنین تعداد زیادی از این سیاه‌چاله‌های خفته در آنجا ایجاد می‌کند.
به عنوان بخشی از شبکه‌ای از رصدخانه‌های فضایی و زمینی، جمینی شمالی نه تنها شواهد قوی برای نزدیکترین سیاهچاله تا به امروز ارائه کرده است، بلکه اولین سیستم سیاهچاله بکر را نیز ارائه کرده است، که توسط گاز داغ معمولی که با سیاهچاله برهم‌کنش دارد، آشفته نیست. " گفت: مارتین استیل، مسئول برنامه NSF Gemini. در حالی که این به طور بالقوه نویدبخش اکتشافات آینده جمعیت پیش‌بینی‌شده سیاه‌چاله‌های خفته در کهکشان ما است، مشاهدات همچنین معمایی را برای حل شدن باقی می‌گذارند - علیرغم سابقه مشترک با همسایه عجیب و غریبش، چرا ستاره همراه در این منظومه دوتایی تا این حد عادی است؟
مشاهدات Gemini North به عنوان بخشی از برنامه زمانی اختیاری کارگردان (شناسه برنامه: GN-2022B-DD-202) انجام شد.
رصدخانه بین المللی جمینی با مشارکت شش کشور، از جمله ایالات متحده از طریق بنیاد ملی علوم، کانادا از طریق شورای تحقیقات ملی کانادا، شیلی از طریق آژانس ملی تحقیقاتی دساررولو، برزیل از طریق وزارت علوم فناوری، اداره می شود. e Inovações، آرژانتین از طریق Ministryio de Ciencia، Tecnología e Innovación، و کره از طریق موسسه نجوم و علوم فضایی کره. این شرکت کنندگان و دانشگاه هاوایی، که به طور منظم به جمینی دسترسی دارند، هر کدام یک "دفتر جمینی ملی" برای حمایت از کاربران محلی خود دارند.
مرجع مجله:
- کریم البدری و همکاران ستاره ای شبیه به خورشید که به دور سیاهچاله می چرخد. اطلاعیه های ماهانه انجمن نجوم سلطنتیبه DOI: 10.1093/mnras/stac3140
