1

سال‌ها است که ستاره‌شناسان مشغول بررسی یک شیء معماگونه در صورت فلکی قوس در کهکشان ما هستند. نشانه‌هایی از حضور مرموزی کشف شد که نور ستارگان پس‌زمینه را به شکلی منحرف می‌کند که تنها یک سیاه‌چاله قدرتمند قادر به انجام آن است.

این شیء زمانی مورد توجه قرار گرفت که اعضای تیم از داده‌های تلسکوپ فضایی هابل استفاده کردند. آن‌ها مشاهده کردند که این جسم بدون همراهی هیچ ستاره‌ی نزدیکی حرکت می‌کند و جایگاه خود را مخفی نگه داشته است.

تأیید ماهیت سیاه‌چاله توسط دکتر کایلاش سی. ساهاو

دکتر کایلاش سی. ساهاو، اخترشناس مؤسسه علوم تلسکوپ فضایی، همراه با همکارانش موفق شد این معمای سرگردان را به عنوان یک سیاه‌چاله تنها تأیید کند.
او با پژوهشگرانی از چندین مؤسسه همکاری کرد و داده‌های جدید را بررسی کرد تا بحث‌های قبلی درباره‌ی اینکه این شیء ممکن است یک ستاره نوترونی باشد را خاتمه دهد.

انحنای نور در کهکشان ما

کشف اولین نشانه‌ها در سال ۲۰۱۱

اخترشناسان در سال ۲۰۱۱ فعالیت‌های عجیبی را مشاهده کردند. این جسم باعث افزایش روشنایی یک ستاره‌ی دوردست شد و مکان ظاهری آن را به طور موقت تغییر داد.

اثر ریزهمگرایی گرانشی (Microlensing)

کارشناسان این پدیده را ریزهمگرایی گرانشی نامیدند. آن‌ها متوجه شدند که چیزی عظیم اما نامرئی به طور موقت از جلوی آن ستاره عبور کرده است.

داده‌های تقویتی در سال‌های ۲۰۲۱ و ۲۰۲۲

با گردآوری داده‌های بیشتر در سال‌های ۲۰۲۱ و ۲۰۲۲، ایده‌ی وجود یک جرم حدوداً هفت برابر جرم خورشید تقویت شد. نبود هر گونه ستاره‌ی قابل تشخیص در آن نقطه، گزینه‌های کمتر شدید را رد کرد.

داده‌ها: این شیء یک ستاره نوترونی نیست

ابتدا محققان احتمال دادند که این شیء ممکن است یک ستاره نوترونی باشد، زیرا کشش گرانشی قوی آن‌ها نیز می‌تواند سیگنال‌های ریزهمگرایی تولید کند.
با این حال، تأثیر قوی این جسم بر نور ستاره پس‌زمینه به جسمی سنگین‌تر از یک ستاره نوترونی اشاره داشت.

کمک مأموریت گایا در تعیین حرکات ستارگان

آن‌ها از مشاهدات مأموریت گایا برای تعیین حرکات ستارگان محلی استفاده کردند. اندازه‌گیری‌ها نشان داد که این لنز ناشناس به شیوه‌ای که با انتظارات نظری برای یک سیاه‌چاله منزوی مطابقت داشت، در محیط خود حرکت می‌کند.

ردیابی و تأیید هویت جسم

جمع‌آوری تصاویر جدید طی ۱۱ سال

تیم‌های تحقیقاتی یافته‌های خود را با گردآوری تصاویر جدید از تلسکوپ هابل طی مدت ۱۱ سال به‌روزرسانی کردند. این بازه‌ی زمانی طولانی نشان داد که ستاره‌ی منبع و میدان پس‌زمینه در جهت‌های جداگانه حرکت می‌کنند.

تأیید نهایی سیاه‌چاله بودن لنز

دکتر ساهاو، نویسنده‌ی اصلی مطالعه، گفت: «ماهیت سیاه‌چاله‌ی لنز به طور قطعی تأیید شده است».
این اعلامیه پس از اندازه‌گیری‌های دقیق نحوه‌ی خم شدن نور توسط این سیاه‌چاله در کهکشان ما منتشر شد.

چرا این سیاه‌چاله تنها است؟

بیشتر سیاه‌چاله‌های با جرم ستاره‌ای شناخته شده در کهکشان ما دارای یک ستاره‌ی همراه هستند که حضور آن‌ها را آشکار می‌کند.
این انرژی جریان یافته آن‌ها را قابل شناسایی‌تر می‌کند. این جسم تازه تأیید شده فاقد شریک کیهانی است، بنابراین کشف آن موفقیتی نادر در جستجوی سیاه‌چاله‌های پنهان به شمار می‌آید.

فاصله‌ی سیاه‌چاله از زمین

دانشمندان می‌گویند که فاصله‌ی این سیاه‌چاله حدود ۵٬۰۰۰ سال نوری از زمین است. این مکان آن را در برآمدگی کهکشان راه شیری ما قرار می‌دهد، با این حال تاکنون هیچ ستاره‌ی معمولی در حال گردش به دور آن مشاهده نشده است.

منشاء احتمالی سیاه‌چاله

کارشناسان معتقدند که یک ستاره‌ی عظیم مدت‌ها پیش فروپاشیده و این سیاه‌چاله را به جا گذاشته است.

امکان دریافت ضربه‌ی تولدی

احتمالاً یک «ضربه‌ی تولدی» (natal kick) مسیر آن را از جریان معمول ستارگان اطراف جدا کرده است. حرکت خاص این سیاه‌چاله نشان می‌دهد که این فروپاشی‌ها می‌توانند انفجارهای قدرتمندی ایجاد کنند که سیاه‌چاله‌ی حاصل را با سرعتی متمایز نسبت به ستارگان محلی به حرکت درمی‌آورند.

کشف سیاه‌چاله‌های بیشتر در آینده

نقش تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن

محققان انتظار دارند پس از پرتاب تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن در ۱ می ۲۰۲۷ کشفیات بیشتری داشته باشند. ابزارهای آن باید رویدادهای ریزهمگرایی بیشتری را شناسایی کنند، از جمله سیاه‌چاله‌های تنها.

ردیابی خم شدن نور ستارگان

تیم‌ها برنامه دارند بررسی کنند که چگونه هر نامزد، نور ستاره‌ها را خم می‌کند. حتی یک تغییر جزئی در موقعیت یک ستاره می‌تواند یک سیاه‌چاله‌ی آزاد شناور جدید را فاش کند.

کمک به شناخت میزان تولد سیاه‌چاله‌ها

این مطالعات به ستاره‌شناسان کمک می‌کند نرخ تولد سیاه‌چاله‌ها در سراسر کهکشان را بهتر درک کنند.

بینش‌هایی درباره‌ی اجرام پنهان

علاقه‌مندان اشاره می‌کنند که ممکن است سیاه‌چاله‌های منزوی رایج باشند.
کشف آن‌ها دشوار است، زیرا به جز زمانی که ماده‌ای به داخل آن‌ها جریان پیدا کند، تقریباً چیزی تابش نمی‌کنند.

چالش‌های کشف سیاه‌چاله‌های تنها

تا کنون، بیشتر سیاه‌چاله‌ها از طریق سیستم‌های دوتایی یا فوران‌های پرتو ایکس شناسایی شده‌اند.
هر کشف جدید به سوالاتی پاسخ می‌دهد و در عین حال سوالات تازه‌ای درباره‌ی فیزیک ابرنواخترها مطرح می‌کند.

انتظار برای تلسکوپ‌های بهبود یافته

احتمالاً تلسکوپ‌های پیشرفته‌تر در آینده سیاه‌چاله‌های بیشتری را که در سکوت در کهکشان راه شیری سرگردان هستند، آشکار خواهند کرد.

تأیید نهایی کشف سیاه‌چاله

چندین مقاله این نتایج را تأیید می‌کنند. محققان برای حمایت از هر ادعا از تحلیل منحنی‌های ریزهمگرایی و رصدخانه‌های فضایی پیشرفته استفاده کردند.
آن‌ها همچنین با استفاده از تلسکوپ‌های بزرگ زمینی بینش‌های طیف‌سنجی از ستارگان پس‌زمینه به دست آوردند.

مقایسه با داده‌های قبلی

تیم‌ها این نتایج را با داده‌های قبلی مقایسه کردند و الگوهای سازگاری یافتند که به نفع وجود یک سیاه‌چاله بود.
یک ستاره نوترونی نمی‌تواند با جرم و سیگنال‌های ریزهمگرایی اندازه‌گیری شده مطابقت داشته باشد.

سیاه‌چاله تنها: نشان‌دهنده‌ی رازهای پنهان کهکشان ما

این سیاه‌چاله‌ی تنها نشان می‌دهد که هنوز چه مقدار از اسرار کهکشان ما ناشناخته باقی مانده است.
برخی اخترشناسان معتقدند بسیاری از سیاه‌چاله‌های دیگر در کهکشان ما سرگردانند و در انتظار کشف شدن توسط ابزارهای دقیق‌تر و تحلیل‌های هوشمندانه هستند.

این مطالعه در مجله The Astrophysical Journal منتشر شده است.