تصویر طراحی شده از چرخش ماده دور یک سیاه چاله
دانشمندان یک «جِرم مرموز» نجومی را ردیابی کرده‌اند که می‌تواند به حل یک معما در مورد سیاهچاله‌ها کمک کند. این شیئی نجومی در میان یک «شکاف توده‌ای» است (توضیح: در فیزیک کوانتوم، شکاف توده‌ای تفاوت انرژی صفر در خلاء و پایین‌ترین سطح انرژی بعد از آن است).
این شیئی نجومی جدید در میان رده‌ای از اشیاء قرار دارد که پژوهشگران تاکنون آن را در کائنات نیافته بوده‌اند. دانشمندان نتوانسته‌اند کشف کنند که آیا سیارات در حال مرگ چیزی از خود در «شکاف توده‌ای» مرموز برجای می‌گذارند یا نه، و به چه دلیل تاکنون ردیابی هرگونه شیئی نجومی در «شکاف توده‌ای» تا این حد دشوار بوده است.
ویکی کالوگرا، استاد دانشگاه «نورث وسترن»، می‌گوید: «ما دهه‌ها منتظر حل این معما بودیم. نمی‌دانیم آیا این شیئی نجومی سنگین‌ترین «ستاره نوترونی» است یا سبک‌ترین شیئی موسوم به سیاهچاله، اما در هر دو صورت این یک نقطه‌عطف است.»
این شی هنگامی کشف شد که پژوهشگران با استفاده از رصدخانه‌های «ویرگوُ» و «لیگوُ» سیگنال‌هایی «بسیار غیرعادی» را که معرف نخستین موج گرانشی بود، کشف کردند.
پاتریک برِیدی، یکی از مولفان این گزارش و استاد دانشگاه ویسکانسین در میلواکی و سخنگوی همکاری‌های علمی «لیگو»، می‌گوید: «پدیده‌ای تحت عنوان شکاف توده‌ای در واقع ممکن است وجود نداشته باشد و تنها نتیجه محدودیت قابلیت‌های رصدشناسی باشد. زمان و تحقیقات بیشتر نشان خواهد داد.»
زمانی که ستاره‌های عظیم می‌میرند، زیر قوه جاذبه خود سقوط کرده و تبدیل به سیاهچاله می‌شوند. ستاره‌های کوچکتر، اما منفجر و تبدیل به ابرنواختر (سوپرنُوا) می‌شوند و بازمانده‌ای از ستارگان نوترونی از خود به جای می‌گذارند.
شکاف توده‌ای به این دلیل ایجاد می‌شود که اندازه سنگین‌ترین ستاره نوترونی دو برابر و نیم خورشید و سبک‌ترین سیاهچاله حدود پنج برابر خورشید منظومه شمسی است. پژوهشگران از این واقعیت که چیزی در شکاف توده‌ای وجود ندارد، گیج شده بودند.
اما حال این شیئی نجومی را در میان شکاف توده‌ای ردیابی کرده‌اند که به نظر می‌رسد یا سنگین‌ترین ستاره نوترونی یافت شده است، یا سبک‌ترین سیاهچاله.
جرم این شیئی که در اوت سال گذشته کشف شد، اما گزارش آن امروز منتشر شده است، 2.6 برابر جرم خورشید است و درست در میان شکاف توده‌ای قرار گرفته است. این شیئی زمانی ردیابی شد که در ادغام با یک سیاهچاله با 23 توده خورشیدی، چنان موج جاذبه‌ای در فضا ایجاد کرد که سیگنال‌های آن در رصدخانه‌های زمین ضبط شد.
اخترشناسانی که این شیئی نجومی را کشف کرده‌اند، می‌گویند که این کشف هم اکنون سوال‌هایی را پیرامون درک ما از مرگ ستارگان و پیوستن‌شان به سیستم‌های مضاعف مطرح کرده است.
دکتر پاتریشیا اشمیت، استاد انستیتوی اخترشناسی و امواج گرانشی و عضو تیم «لیگو»، می‌گوید: «این ادغام، یکی از غیرعادی‌ترین رویداد‌هایی است که تاکنون در أمواج گرانشی تحت مطالعه قرار گرفته و به درک ما از ماهیت همگنی‌های سبک‌تر و نحوه تشکیل آن‌ها بسیار کمک می‌کند. این کشف، اخترشناسان را مدتی مشغول نگاه خواهد داشت.»
این شی علاوه بر علت قرار گرفتن در میان شکاف توده‌ای، سئوال‌های دیگری را نیز مطرح می‌کند. نابرابری چشمگیر در جرم‌های این شی و سیاهچاله‌ای که در آن ادغام شده (که نُه برابر از آن بزرگتر است)، فرضیه نحوه شکل گرفتن ستاره‌های نوترونی و سیاهچاله‌ها را به چالش می‌کشد.
به گفته دانشمندان، این بیشترین نابرابری در امواج گرایشی است که تاکنون دیده شده است.
پرفسور کالوگرا می‌گوید: «این پدیده چالشی برای الگو‌های فرضی در مورد ادغام دو شی نجومی با چنین نسبت توده‌ای است که طی آن، یک شی با جرم کمتر در داخل شکاف توده‌ای قرار می‌گیرد. این کشف به معنی آن است که این رویداد‌ها بیش از آنچه پیشبینی می‌شد رخ می‌دهد که آن را به یک شی جالب با جرم پایین تبدیل می‌کند.»
«این شی مرموز می‌تواند یک ستاره نوترونی باشد که با یک سیاهچاله ادغام شده که خود فرضیه‌ای هیجان‌انگیز است، اما این فرضیه هنوز با رصد تایید نشده است. با وجود این، با جرمی برابر با 2.6 برابر خورشید، این شیئی از فرضیاتی که در مورد حداکثر جرم ستاره‌های نوترونی وجود دارد تجاوز می‌کند که به معنی آن است که ممکن است این (نه یک ستاره نوترونی بلکه) سبک‌ترین سیاهچاله‌ای باشد که تاکنون ردیابی شده است.»
به رغم اشتیاق پژوهشگران برای دیدن این شی و ادغام آن، به محض آن که امواج گرانشی آن ردیابی شد، هیچگونه شاهدی دال بر این روند از طریق رصد با تلسکوپ‌های پایه سبک دیده نشد. تفاوت اندازه احتمالا باعث شده است که سیاهچاله، این شی نجومی مرموز را پیش از آن که بتواند نوری از خود منتشر کند که از زمین قابل رویت باشد، بلعیده است.
ماهیت مخرب و پر خروش این رویداد همچنین به معنی آن است که راهی برای محققان وجود ندارد که بتوانند این شی را پیش از نابودی رصد کنند. اما دانشمندان امیدوارند بتوانند با ادامه پژوهش‌هاشان، اجرام بیشتری در شکاف توده‌ای و نحوه شکل گرفتن و ماهیت آن‌ها بیابند.
چارلی هُوی، یکی از اعضای تیم همکاری‌های «لیگو» و دانشجوی دانشگاه کاردیف، می‌گوید: «این نخستین نگاه به چیزی است که می‌تواند تعداد زیادی اجرام فشرده مضاعف باشد. نکته واقعا هیجان‌انگیز این است که این تازه اول کار است. با دقیقتر شدن ردیابٔ‌ها می‌توانیم سیگنال‌ها و ستاره‌های نوترونی و سیاهچاله‌های بیشتری را در کائنات رصد کنیم.»
منبع: ایندیپندنت
