ستاره شناسان کشف عجیبی می کنند: غلظت سوراخ های سیاه کوچکتر در کمین جایی که انتظار داشتند یک سیاه چاله بزرگ باشد

این برداشت هنرمندی است که برای تجسم غلظت سیاهچاله ها در مرکز NGC 6397 ایجاد شده است. در واقعیت ، سیاهچاله های کوچک در اینجا برای توانایی مشاهده مستقیم هر تلسکوپ موجود یا برنامه ریزی شده آینده ، از جمله هابل ، بسیار کوچک است. پیش بینی می شود که این خوشه کروی فرو ریخته می تواند میزبان بیش از 20 سیاهچاله باشد. اعتبار: ESA / هابل ، N. بارتمن
ستاره شناسان چیزی را یافتند که در قلب خوشه کروی NGC 6397 انتظارش را نداشتند: غلظت سیاهچاله های کوچکتر در کمین آن به جای یک عظیم سیاهچاله .
خوشه های کروی سیستم های ستاره ای بسیار متراکمی هستند ، که میزبان ستارگانی هستند که کاملاً در کنار هم قرار گرفته اند. این سیستم ها نیز به طور معمول بسیار قدیمی هستند – خوشه کروی در مرکز این مطالعه ، NGC 6397 ، تقریباً به قدمت خود جهان است. این خوشه با فاصله 7800 سال نوری از ما فاصله دارد و آن را به یکی از نزدیکترین خوشه های کروی به زمین تبدیل کرده است. به دلیل هسته بسیار متراکم آن ، به عنوان یک خوشه هسته ریخته شده شناخته می شود.
در ابتدا ، ستاره شناسان تصور کردند که این خوشه کروی میزبان سیاه چاله ای با جرم متوسط ​​است. اینها “حلقه گمشده” طولانی مدت بین سیاهچاله های بزرگ (چندین میلیون برابر جرم خورشید ما) که در هسته کهکشان ها قرار دارند و سیاه چاله های جرم ستاره (چند برابر جرم خورشید ما) هستند که پس از فروپاشی تشکیل می شوند از یک ستاره عظیم صرف وجود آنها به شدت مورد بحث و گفتگو است. فقط چند نامزد برای شناسایی شده اند تاریخ .

مقدار جرمی که یک سیاهچاله می تواند دور کند بسیار کمتر از دو برابر است توده خورشید ما به بیش از یک میلیارد برابر جرم خورشید ما در میانه راه سیاه چاله های جرم متوسط ​​با وزن تقریبی صدها تا ده ها هزار جرم خورشید وجود دارد. بنابراین ، سیاهچاله ها کوچک ، متوسط ​​و بزرگ می آیند. اعتبار: NASA ، ESA ، T. Brown ، S. Casertano و J. Anderson (STScI)
“ما شواهد بسیار محکمی در مورد توده ای نامرئی در هسته متراکم خوشه کروی پیدا کردیم ، اما با کمال تعجب متوجه شدیم که این جرم اضافی” نقطه مانند “نیست (که برای یک سیاه چاله عظیم انفرادی انتظار می رود ) اما تا چند درصد از اندازه خوشه گسترش یافت. “گفت ادواردو ویترال از انستیتوی اخترفیزیک پاریس (IAP) در پاریس ، فرانسه.
برای تشخیص جرم پنهان دست نیافتنی ، ویترال و گری مامون ، از IAP ، از سرعت ستاره ها در خوشه برای تعیین توزیع جرم کل آن ، یعنی جرم در ستارگان قابل مشاهده و همچنین کم نور استفاده کردند. ستاره ها و سیاهچاله ها. هرچه جرم در یک مکان بیشتر باشد ، سرعت ستاره ها در اطراف آن سریعتر است.
محققان از برآورد قبلی حرکتهای بسیار کوچک ستاره ها (حرکتهای ظاهری آنها در آسمان) استفاده کردند که امکان تعیین سرعت واقعی آنها را در خوشه فراهم می کند. این اندازه گیری های دقیق برای ستاره های هسته خوشه تنها با هابل در طی چندین سال مشاهده می تواند انجام شود. داده های هابل به اندازه گیری های حرکتی مناسب و کاملاً کالیبره شده ارائه شده توسط رصدخانه فضایی Gaia آژانس فضایی اروپا اضافه شدند که دقت کمتری نسبت به مشاهدات هابل در هسته دارند.
“مامون توضیح داد:” تجزیه و تحلیل ما نشان داد كه مدارهای ستاره ها در نزدیكی خوشه كروی نزدیك به تصادفی هستند ، نه به طور منظم دایره ای یا بسیار كشیده. ” این اشکال مداری با کشیدگی متوسط ​​آنچه را که باید توده داخلی باشد محدود می کند.
ستاره شناسانی که در جستجوی سیاهچاله با جرم متوسط ​​در قلب خوشه کروی NGC 6397 چیزی را پیدا کرد که انتظارش را نداشتند: غلظت سیاهچاله های کوچکتر به جای یک سیاهچاله عظیم در کمین آن است. اعتبار: ناسا مرکز پرواز فضایی Goddard p >
محققان نتیجه گرفتند که م componentلفه نامرئی تنها با توجه به جرم ، وسعت و موقعیت مکانی آن می تواند از بقایای ستارگان عظیم (کوتوله های سفید ، ستاره های نوترونی و سیاهچاله ها) ساخته شود. این اجساد ستاره ای پس از فعل و انفعالات گرانشی با ستارگان کم جرم نزدیک به تدریج در مرکز خوشه غرق شدند. این بازی Pinball ستاره ای “اصطکاک پویا” نامیده می شود ، جایی که از طریق تبادل حرکت ، ستاره های سنگین تر در هسته خوشه تفکیک می شوند و ستاره های جرم کمتری به حاشیه خوشه مهاجرت می کنند.
مامون گفت: “ما از نظریه تکامل ستاره ای استفاده کردیم تا نتیجه بگیریم که بیشتر جرم اضافی که پیدا کردیم به صورت سیاه چاله ها است.” دو مطالعه اخیر دیگر نیز پیشنهاد کرده اند که بقایای ستاره ای ، به ویژه سیاهچاله های جرم ستاره ای ، می توانند مناطق داخلی خوشه های کروی را پر کنند. ویترال اضافه کرد: “ما اولین مطالعه است که هم جرم و هم میزان آنچه که به نظر می رسد مجموعه ای از سیاه چاله ها در مرکز خوشه کروی ریزش شده هسته ای است را فراهم می کند.”
منجمان همچنین خاطر نشان كردند كه این كشف این احتمال را ایجاد می كند كه ادغام این سیاهچاله های بسته بندی شده در خوشه های كروی ممكن است منبع مهمی از امواج گرانشی ، در زمان-زمان موج می زند. چنین پدیده هایی را می توان با آزمایش رصدخانه موج گرانشی تداخل سنج لیزری ، که توسط بنیاد ملی علوم تأمین می شود و توسط Caltech در پاسادنا ، کالیفرنیا و MIT در کمبریج ، ماساچوست.
برای کسب اطلاعات بیشتر در مورد این تحقیق ، کشف غیرمنتظره: تلسکوپ فضایی هابل غلظت کوچک را کشف می کند سیاهچاله ها .
مرجع: “آیا NGC 6397 حاوی سیاهچاله با جرم متوسط ​​یا زیر لایه زیرین داخلی پراکنده تر است؟” توسط ادواردو ویترال و گری آ. مامون ، 11 فوریه 2021 ، نجوم و اخترفیزیک . DOI: 10.1051 / 0004-6361 / 202039650
تلسکوپ فضایی هابل پروژه همکاری بین المللی بین ناسا و ESA (آژانس فضایی اروپا) است. مرکز پرواز فضایی Goddard ناسا در گرینبلت ، مریلند ، این تلسکوپ را مدیریت می کند. موسسه علمی تلسکوپ فضایی (STScI) در بالتیمور ، مریلند ، عملیات علمی هابل را انجام می دهد. STScI توسط انجمن دانشگاههای تحقیق در زمینه نجوم در واشنگتن دی سی برای ناسا اداره می شود.