سیاه چاله ها چگونه بزرگ می شوند؟ - مجله جام جهان

به گزارش خبرنگاران و به نقل از نیواطلس، سوالات زیادی در خصوص سیاه چاله ها وجود دارد و گروهی از ستاره شناسان اکنون پاسخ نوی را برای یکی از آنها پیشنهاد نموده اند. سوال این است که چرا تعداد زیادی از سیاه چاله های مشاهده شده، بزرگتر از حد انتظار هستند؟ یک مدل سازی نو نشان می دهد که رشد سیاه چاله ها ممکن است از نظر کیهان شناسی، با توسعه دنیا مرتبط باشد.

رصدخانه موج گرانشی با تداخل سنج لیزری یا لایگو (LIGO) در سال 2015، برای نخستین بار توانست امواج گرانشی را تشخیص دهد. این امواج اغلب در برخورد میان سیاه چاله ها فراوری می شوند و ستاره شناسان می توانند با کار کردن روی آنها، جرم دو سیاه چاله در حال ادغام را محاسبه نمایند. پژوهشگران در این آنالیز، متوجه موضوع عجیبی شدند.

رایج ترین نوع سیاه چاله و نوعی که پژوهشگران انتظار داشتند در بیشتر ادغام ها دخیل باشد، سیاه چاله های ستاره ای هستند. این سیاه چاله ها، از فروپاشی ستارگان بزرگ تشکیل شده اند و انتظار می رود که جرمی بین پنج تا حدود 30 برابر جرم خورشید داشته باشند اما پژوهشگران رصدخانه لایگو، چندین سیاه چاله با جرم بسیار بالاتر را شناسایی کردند.

چگونه سیاه چاله ها تا این مقدار بزرگ شدند؟ رایج ترین شرح این است که آنها با بلعیدن موادی مانند غبار، گاز، ستاره ها یا سایر سیاه چاله ها رشد می نمایند اما اکنون پژوهشگران در یک آنالیز نو، پاسخ نسبتا عجیبی را ارائه داده اند. پاسخ آنها این است که جرم سیاه چاله ها می تواند همراه با توسعه دنیا و طی فرآیند جفت شدن کیهانی افزایش یابد.

دانکن فارا (Duncan Farrah)، از پژوهشگران این پروژه گفت: ما فکر کردیم که اثر معکوس را در نظر بگیریم. اگر سیاه چاله ها از نظر کیهانی جفت شوند و انرژی را بدون احتیاج به مصرف کردن ستارگان دیگر یا گاز به دست آورند، چه چیزی را مشاهده خواهیم کرد؟

پژوهشگران خاطرنشان کردند که مدل سازی سیاه چاله ها معمولا در دنیا های شبیه سازی شده ای انجام می گردد که توسعه نمی یابند. این موضوع به خاطر ساده شدن پژوهش است اما می تواند هر گونه اثر ناشی از جفت شدن کیهانی را پنهان کند. بنابراین پژوهشگران در این پروژه نو، شبیه سازی هایی را انجام دادند که این توسعه در آنها رخ می داد.

این گروه پژوهشی، میلیون ها جفت ستاره را طی تولد، زندگی و مرگ آنها و بعلاوه تشکیل دادن سیاه چاله ها شبیه سازی کردند و مهم تر از آن این که جرم سیاهچاله ها را با مقدار دنیا شبیه سازی شده مرتبط ساختند. این جفت های سیاه چاله به مرور زمان بزرگ تر شدند زیرا به سمت یکدیگر می رفتند و در نهایت با هم برخورد می کردند.

سیاه چاله های حاصل از ادغام ها نه تنها بزرگتر بودند، بلکه به نظر می رسید که این موضوع به ادغام های بیشتری منجر می گردد و پیش بینی ها به خوبی با داده های رصدخانه لایگو مطابقت دارد.

پژوهشگران باور دارند که این مدل نو به خوبی کار می نماید زیرا احتیاجی نیست که درک موجود ما را در خصوص نحوه شکل گیری، زندگی و مرگ ستارگان تغییر بدهد. ایده کنونی مبنی بر این که سیاهچاله ها، ماده و بعلاوه یکدیگر را می بلعند، می تواند شرح ساده تری در خصوص نحوه بزرگ شدن آنها باشد.

مایکل زوین (Michael Zevin)، از پژوهشگران این پروژه گفت: بسیاری از جنبه های ادغام سیاه چاله ها مانند محیط های شکل گیری و فرآیندهای فیزیکی پیچیده ای که طی زندگی آنها ادامه می یابند، به صورت جامع شناخته نشده اند. ما از ستاره های شبیه سازی شده ای استفاده کردیم که داده های کنونی را منعکس می نمایند. جفت شدن کیهانی، ایده مفیدی است اما هنوز نمی توانیم قدرت این جفت شدن را مقدار گیری کنیم.

این پژوهش، در Astrophysical Journal Letters به چاپ رسید.