واندرز فارسی | جهان عجایب

دانشمندانی که در مورد سیاهچاله‌ها مطالعه می‌کنند، می‌توانند مطمئن باشند که حوزه آنها سال به سال یافته‌های خیره‌کننده و شگفت‌انگیز تری را ارائه خواهد کرد. و سال 2021 نیز از این قاعده مستثنی نبود، با بسیاری از نتایج جدید هیجان انگیز در مورد این جانوران گرانشی عجیب. در اینجا نگاهی می اندازیم به جذاب ترین اکتشافات سیاهچاله های امسال و اینکه چگونه آنها درک ما از جهان را ارتقا داده اند.

شماره 10 : سریعترین سیاهچاله در حال چرخش

حتی سیاه‌چاله‌هایی که به بهترین شکل مورد مطالعه قرار گرفته‌اند، هنوز شگفت‌انگیز هستند. در ماه فوریه، فیزیکدانان تخمین‌های خود را از خواص هیولای کیهانی که در قلب سیستم Cygnus X-1 نشسته است، تجدید نظر کردند، این هیولا اولین سیاه‌چاله‌ای است که تا کنون وجود دارد. سیاهچاله Cygnus X-1 که در ابتدا حدود 60 سال پیش کشف شد، 50 درصد بیشتر از آنچه قبلا تصور می شد، جرم داشت، و جرم آن 21 برابر خورشید بود و به سرعت نور بسیار نزدیک می چرخید و رکورد جدیدی را ثبت کرد. چرخش سوراخ سیاهچاله در Cygnus X-1 در فاصله حدود 7200 سال نوری از ما قرار دارد و به آرامی ستاره همدم ابر غول آبی را می بلعد و بینش جدیدی را در مورد چنین فرآیندهایی به محققان ارائه می دهد.

شماره 9 : شبیه سازی ستاره ای که مانند اسپاگتی شده

هنگامی که ستاره ای بیش از حد به لبه سیاهچاله نزدیک می شود، نیروهای گرانشی آن را از هم جدا می کنند و آن را به رشته های بلندی می کشند که توسط سیاهچاله مکیده می شوند. این فرآیند که به نام «اسپاگت‌سازی» شناخته می‌شود، با گرم شدن مواد ستاره‌ای از طریق اصطکاک، نور تولید می‌کند و به اخترشناسان این امکان را می‌دهد تا این عمل وحشتناک را با شکوه تمام ثبت کنند. در ماه مه، محققان برای اولین بار ستاره ای را مشاهده کردند که به این روش توسط سیاهچاله ای به وزن حیرت انگیز 30 میلیون برابر خورشید در مرکز کهکشانی در فاصله 750 میلیون سال نوری از زمین، خرد و بلعیده می شود. این مشاهدات علاوه بر گرفتن داده های مهم در مورد اسپاگت سازی، به دانشمندان کمک کرد تا تصویری باورنکردنی از بلعیدن ستاره ایجاد کنند.

شماره 8 : اثبات نظریه هاوکینگ

در ژوئن، محققان رصدخانه امواج گرانشی تداخل سنج لیزری (LIGO) دو سیاهچاله غول پیکر را مشاهده کردند که در یک موجودیت واحد ادغام شدند و امواج را در تار و پود فضا-زمان به نام امواج گرانشی که هنگام مارپیچ سیاهچاله ها به سمت یکدیگر در ارتفاعات بالا ایجاد می شد، تجزیه و تحلیل کردند. سرعت. آنها دریافتند که مساحت سطح سیاهچاله حاصل بزرگتر از مجموع دو مورد اول است. این یافته‌ها علاوه بر ارائه داده‌های شگفت‌انگیز، به اثبات حدس سال 1971 اخترفیزیکدان بریتانیایی استیون هاوکینگ که به قضیه منطقه سیاه‌چاله معروف است کمک می‌کند. این قضیه بیان می کند که غیرممکن است که مساحت سطح سیاهچاله در طول زمان کاهش یابد، قانونی که هاوکینگ با استفاده از نظریه نسبیت عام اینشتین و همچنین درک او از آنتروپی به دست آورده است. در حالی که نتایج یک پیروزی برای هاوکینگ بود، آنها فیزیکدانان را با یک سر خاراندن رها کردند. بر اساس مکانیک کوانتومی، سیاهچاله ها باید قادر به کوچک شدن و تبخیر باشند، و بنابراین مشخص نیست که چگونه با قانون هاوکینگ  مساحت سطح آنها نیز باید همیشه افزایش یابد.

شماره 7: ادغام سیاه چاله ها با سیاه چاله

LIGO مجموعه‌ای از یافته‌های سیاه‌چاله را در ماه ژوئن ارائه کرد، زمانی که محققانی که با این تاسیسات کار می‌کردند اعلام کردند که برای اولین بار مطمئن بودند که سیاهچاله‌ها را در حال ادغام با  ستاره‌های نوترونی دیده‌اند. همراه با سیاهچاله ها، ستارگان نوترونی یکی از نتایج بالقوه مرگ یک ستاره عظیم هستند، زمانی که ستاره به عنوان یک ابرنواختر منفجر شود و بقایایی از خود به جای بگذارد. در حالی که LIGO قبلاً نشانه هایی از ادغام ستاره های نوترونی سیاهچاله بالقوه را دیده بود، تا این سال بود که دو سیگنال به طور قطعی ثابت کردند که چنین ادغام هایی اتفاق می افتد. هر دو شناسایی در ژانویه 2020 با فاصله تقریباً 10 روز اتفاق افتاد. اولی شامل یک سیاهچاله با جرم حدود شش برابر خورشید بود که یک ستاره نوترونی یک و نیم برابر جرم خورشید را می بلعید، در حالی که دومی شامل یک سیاهچاله تقریباً نه برابر جرم خورشید و یک ستاره نوترونی تقریباً دو برابر جرم خورشید بود.

شماره 6: سیاهچاله اولیه طوفانی به راه می اندازد

تقریباً تمام کهکشان‌های شناخته شده دارای یک سیاه‌چاله بسیار پرجرم در مرکز خود هستند که نشان می‌دهد رابطه تنگاتنگی بین این دو موجود کیهانی وجود دارد. اما دانشمندان هنوز درک نمی کنند که چگونه یک سیاهچاله بر میزبان کهکشانی خود تأثیر می گذارد. تحقیقات منتشر شده در ژوئن نشان داد که بادهای پرسرعت از یک کهکشان 13 میلیارد ساله، که قدمتی تقریباً به اندازه خود کیهان دارد، وزیده شده است. این اولین نمونه کشف شده از باد کهکشانی است که از سیاهچاله‌های کلان پرجرم بیرون زده و گاز و غبار اطراف را مصرف می‌کنند. علاوه بر این، بادهای قدرتمند - که تقریباً با سرعت 1.1 میلیون مایل در ساعت (1.8 میلیون کیلومتر در ساعت) حرکت می کنند - به اندازه کافی سریع حرکت می کنند تا مواد را در سراسر کهکشان به حرکت درآورند و احتمالاً مانع از تشکیل ستاره می شوند. این نشان می‌دهد که کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌هایشان پیوندی باستانی و بسیار محکم دارند.

شماره 5 : پژواک نور ثابت می کند که اینشتین درست میگفت.

 در ماه جولای، اخترشناسان پرتوهای ایکسی را که از یک سیاهچاله بسیار پرجرم در مرکز کهکشان مارپیچی به نام Zwicky که 1.8 میلیارد سال نوری از ما فاصله دارد، ثبت کردند. محققان نه تنها نوری را که از جلوی سیاه‌چاله می‌آمد تشخیص دادند، بلکه موفق شدند پژواک‌های عجیبی از نور را نیز پیدا کنند که در ابتدا نمی‌توانستند نشان دهند. معلوم شد که اینها از پشت سیاهچاله سرچشمه می گیرند، به این معنی که  به قدری بافت فضا-زمان را تاب می دادند که نور از یک طرف سیاهچاله به طرف دیگر کشیده می شد. این فرآیند دقیقاً همان چیزی است که از نظریه نسبیت عام اینشتین انتظار می رود، اما تاکنون به طور قطعی شناسایی نشده بود.

شماره 4 : بیگانگان می توانند از نیروی سیاه چاله استفاده کنند.

در ماه اوت، تیمی از ستاره شناسان در تایوان پیشنهاد کردند که بیگانگان ممکن است با استفاده از ابرساختارهای فرضی موسوم به کره های دایسون که یک ستاره را احاطه کرده اند، انرژی را از سیاهچاله ها جمع آوری کنند. علیرغم اینکه سیاهچاله ها تاریک تصور می شوند، با تغذیه از مواد اطراف، مقادیر زیادی انرژی تولید می کنند که گرم می شوند و به صورت نور تابش می کنند. اخترشناسان تعجب کردند که آیا یک گونه فرازمینی ممکن است سکوهای در حال گردش را با چیزی شبیه به صفحات خورشیدی در اطراف یک سیاهچاله قرار دهد تا انفجارهای پرانرژی آن را جذب کند. از آنجایی که برخی سیاه‌چاله‌ها کوچک‌تر از ستاره‌ها هستند، این امر به بیگانگان اجازه می‌دهد تا در مصالح ساختمانی صرفه‌جویی کنند و به طور بالقوه به آن‌ها اجازه می‌دهد تا مقادیر باورنکردنی قدرت جمع‌آوری کنند.

شماره 3: سیاهچاله های سرگردان ممکن است در کهکشان ما مستقر شوند.

تقریباً 12 سیاهچاله نامرئی عظیم می توانند در حومه کهکشان راه شیری در کمین باشند. در ماه آگوست، زمانی که محققان نتایج شبیه‌سازی جدیدی از برخورد کهکشان‌ها را منتشر کردند، این نکته مهم بود. در طول چنین رویدادهای عظیمی، نیروهای گرانشی می‌توانند باعث شوند سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم، با وزن میلیون‌ها یا میلیاردها برابر خورشید، پرواز کنند و در اعماق جوهری کیهان سرگردان شوند. برخی از این کهکشان‌ها ممکن است متعاقباً در هاله‌های کهکشان‌هایی مانند کهکشان ما مستقر شوند، که انتظار می‌رود کهکشانی به اندازه راه شیری میزبان حدود 12 کهکشان باشد. ستاره شناسان امیدوارند نحوه جستجوی این غول های گمشده را بیابند تا ببینند شبیه سازی های آنها درست است یا خیر.

شماره 2: نزدیکترین زوج سیاهچاله مشاهده شده

در ماه دسامبر، تلسکوپ‌ها شواهدی از نزدیک‌ترین جفت سیاه‌چاله به سیاره خودمان را ثبت کردند، دوتایی که در فاصله 89 میلیون سال نوری از زمین در صورت فلکی دلو به دور یکدیگر می‌چرخند. جفت سیاهچاله رکورددار قبلی پنج برابر دورتر از این جفت قرار دارد، به این معنی که دانشمندان این فرصت را دارند که چنین سیستم هایی را با جزئیات بیشتری نسبت به قبل مطالعه کنند. هر دو عضو این دور سنگین وزن هستند - جرم بزرگتر تقریباً 154 میلیون خورشید است، در حالی که جرم کوچکتر 6.3 میلیون بار بیشتر از ستاره ما است. آنها با فاصله 1600 سال نوری به دور یکدیگر می چرخند، از نظر کیهانی اندک و رکورد دیگری که نشان می دهد 250 میلیون سال آینده در یک سیاهچاله غول پیکر ادغام می شوند.

شماره 1 : سیاه چاله که ای برای کهکشانش زیادی بزرگ است !

به نظر می رسد کهکشان کوچکی که در فاصله 820000 سال نوری به دور کهکشان ما می چرخد دارای یک چیز عجیب و غریب است. کهکشان کوتوله لئو یک، که 50 برابر کوچکتر از کهکشان راه شیری است، میزبان یک سیاهچاله بزرگ است که جرمی تقریباً برابر با سیاهچاله در مرکز راه شیری دارد. ستاره شناسان از اینکه چگونه چنین سیاهچاله بزرگی در چنین کهکشان کوچکی ساکن شده است متحیر هستند. ماریا خوزه بوستامانت، فارغ التحصیل دکترای نجوم در دانشگاه تگزاس، آستین، در بیانیه ای گفت: "هیچ توضیحی برای این نوع سیاهچاله در کهکشان های کروی کوتوله وجود ندارد." فهمیدن اینکه این دقیقاً چه معنایی برای تکامل سیاه‌چاله و کهکشان دارد، باید تا سال‌های آینده صبر کرد.