کشف هیولای کیهانی در دل عدسی گرانشی نعل اسبی
خلاصه داستان
ستاره‌شناسان از کشف یکی از بزرگ‌ترین سیاه‌چاله‌هایی که تاکنون در جهان مشاهده شده، خبر داده‌اند؛ موجودی با جرم ۳۶ میلیارد برابر خورشید، که در مرکز یک کهکشان عظیم درون ساختار عدسی گرانشی «نعل اسبی کیهانی» (Cosmic Horseshoe) قرار دارد. این کهکشان در فاصله حدود ۵ میلیارد سال نوری از زمین واقع شده و با خم‌کردن نور کهکشان‌های پشتی، حلقه‌ی انیشتینی خیره‌کننده‌ای را در آسمان ایجاد کرده است.
چرا این کشف مهم است؟
جرم سیاه‌چاله‌ی تازه کشف‌شده به مرز نظری حداکثر جرم ممکن برای سیاه‌چاله‌ها نزدیک است. چنین سیاه‌چاله‌هایی «فراپرجرم» یا ultramassive نامیده می‌شوند و وجود آن‌ها نشان‌دهنده‌ی مراحل نهایی رشد کهکشان‌ها و ترکیب چند سیاهچاله در طول میلیاردها سال است.
به گفته‌ی پروفسور «توماس کالِت» از دانشگاه پورتسموث، «این یکی از ده سیاه‌چاله‌ی پرجرم کشف‌شده در تاریخ علم است، و احتمالاً پرجرم‌ترین آن‌هاست. تفاوت این کشف با نمونه‌های پیشین در روش دقیق‌تری است که برای اندازه‌گیری جرم به‌کار رفته است»
تصویر: ناسا / سازمان فضایی اروپا / تیان لی (دانشگاه پورتسموث)
سیاه‌چاله‌ای خاموش اما عظیم
آنچه کشف این سیاهچاله را جالب‌تر می‌کند، این است که در حال حاضر فعال نیست—یعنی ماده‌ای را نمی‌بلعد و پرتوهای پرانرژی گسیل نمی‌کند.
«کارلوس ملو»، دانشجوی دکتری و نویسنده‌ی اصلی مقاله، می‌گوید: «برخلاف بسیاری از سیاه‌چاله‌ها که تنها زمانی قابل شناسایی هستند که روشن و فعال‌اند، این کشف بر پایه‌ی اثر گرانشی خاموش این جرم عظیم صورت گرفته است. این یعنی ما می‌توانیم سیاه‌چاله‌هایی را بیابیم که پیش‌تر از دیدمان پنهان بودند».
| ردیف | نام سیاهچاله | جرم (برابر خورشید) | کهکشان میزبان | صورت فلکی |
|---|---|---|---|---|
| ۱ | سیاه‌چاله‌ی عدسی گرانشی نعل اسبی | ۳۶ میلیارد | کهکشان عدسی در ساختار نعل اسبی کیهانی | شیر (Leo) |
| ۲ | TON 618 | ~۶۶ میلیارد (نامزد) | اختروش TON 618 | تازی ها (Canes Venatici) |
| ۳ | IC 1101 | ~۴۰ میلیارد (نامزد) | IC 1101 | مار (Serpens) |
| ۴ | MS0735.6+7421 | ~۲۱ میلیارد | کهکشان مرکزی خوشه | زرافه (Camelopardalis) |
| ۵ | NGC 4889 | ~۲۱ میلیارد | کهکشان بیضوی NGC 4889 (در خوشه کما) | گیسو (Coma Berenices) |
چگونه جرم را اندازه گرفتند؟
تیم پژوهشی با ترکیب دو روش توانستند جرم این سیاهچاله را با دقت بالا تعیین کنند:
۱. عدسی گرانشی قوی (Gravitational Lensing): که نور کهکشان‌های پشت‌سر را خم می‌کند و ساختارهای کمانی‌شکل ایجاد می‌کند.
۲. حرکت‌شناسی ستارگان (Stellar Kinematics): که به بررسی سرعت حرکت ستارگان درون کهکشان میزبان می‌پردازد.
در این مورد خاص، ستارگان در مرکز کهکشان نعل اسبی با سرعتی نزدیک به ۴۰۰ کیلومتر بر ثانیه در گردش‌اند—نشان‌گر کشش گرانشی فوق‌العاده‌ای که تنها یک سیاه‌چاله‌ی فراپرجرم می‌تواند ایجاد کند.
نعل اسبی کیهانی چیست؟
عدسی گرانشی نعل اسبی (The Cosmic Horseshoe (SDSS J1148+1930)) «نعل اسبی کیهانی» در واقع نامی است برای ساختار عدسی گرانشی چشمگیری که حاصل هم‌راستایی خاص میان یک کهکشان عدسی‌کننده‌ی پرجرم در پیش‌زمینه (در فاصله‌ی ۵.۳ میلیارد سال نوری) و کهکشان ستاره‌زا در پس‌زمینه (در فاصله حدود ۱۰.۸ میلیارد سال نوری) است. گرانش کهکشان عدسی‌کننده باعث خم شدن نور کهکشان پشتی شده و تصویری حلقه‌مانند در اطراف آن ایجاد کرده است که به دلیل شباهتش به نعل اسب، این نام را گرفته است.
چرا فقط در کهکشان‌های کهن؟
کهکشان میزبان این سیاهچاله از نوعی نادر به‌نام «گروه فسیلی» است—ساختارهایی کیهانی که روزگاری خوشه‌ای از کهکشان‌ها بوده‌اند، اما با گذر زمان همه‌ی آن‌ها در یک کهکشان غول‌پیکر مرکزی ادغام شده‌اند.
به گفته‌ی پروفسور کالِت: «احتمالاً سیاه‌چاله‌های تمام کهکشان‌های همسایه نیز در نهایت با سیاه‌چاله‌ی مرکزی ترکیب شده‌اند. بنابراین، آنچه امروز می‌بینیم، نه‌تنها مرحله‌ی نهایی شکل‌گیری کهکشان است، بلکه پایان فرایند رشد و ادغام سیاه‌چاله‌ها نیز هست.»
پیامدهای این کشف
این کشف می‌تواند درک ما را از رابطه‌ی بین کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌های مرکزی‌شان دگرگون کند. پژوهشگران بر این باورند که رشد همزمان کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌های‌شان به‌شدت به هم وابسته است.
هنگامی که کهکشان‌ها ماده را به مرکز خود سرازیر می‌کنند، سیاهچاله رشد می‌کند و در صورت فعال شدن، به‌صورت اختروش (quasar) انرژی عظیمی به اطراف می‌تاباند که می‌تواند از تشکیل ستارگان تازه جلوگیری کند.
گام بعدی
پژوهشگران اکنون امیدوارند که با استفاده از داده‌های تلسکوپ فضایی Euclid متعلق به آژانس فضایی اروپا، بتوانند صدها سیاه‌چاله‌ی فراپرجرم دیگر را شناسایی و نقشه‌برداری کنند. این پروژه می‌تواند رازهای شکل‌گیری کهکشان‌ها، توقف تولد ستاره‌ها و نقش ماده‌ی تاریک را نیز روشن‌تر کند.
اصلاحیه
در نسخه‌ی قبلی این گزارش، عبارت «کهکشان نعل اسبی کیهانی» برای اشاره به کهکشان عدسی‌کننده به‌کار رفته بود، که از نظر علمی دقیق نیست.
در واقع، «نعل اسبی کیهانی» نام ساختار عدسی گرانشی‌ای است که حاصل اثر گرانشی یک کهکشان بیضوی منفرد بر نور کهکشانی بسیار دورتر است. در این نسخه از گزارش، این نکته اصلاح و توضیح داده شده است. این جسم در راستای صورت فلکی اسد قرار دارد.
منابع
Carlos Carneiro et al., Unveiling a 36 Billion Solar Mass Black Hole at the Centre of the Cosmic Horseshoe Gravitational Lens, MNRAS, 2025.
https://academic.oup.com/mnras/article/541/4/2853/8213862
تصاویر: NASA / ESA / University of Portsmouth
ko-fi.com/itnights
hamibash.com/pnazemi
