ستاره‌شناسان با استفاده از اطلاعات جمع‌آوری‌شده توسط رصدخانه اشعه ایکس چاندرا، تعداد بی‌سابقه‌ای سیاهچاله در کهکشان اندرومدا یافته‌اند. کهکشان اندرومدا یکی از نزدیک‌ترین کهکشان‌ها به راه‌شیری است.

با استفاده از اطلاعات بیش از ۱۵۰ رصد انجام‌شده در طول ۱۳ سال، پژوهشگران ۲۶ مورد را یافته‌اند که می‌تواند سیاهچاله باشد؛ تعدادی که برای یک کهکشان خارج از کهکشان خودمان تاکنون بیشترین تعداد بوده است. بسیاری کهکشان اندرومدا را خواهر کهکشان راه‌شیری می‌دانند؛ این دو کهکشان در نهایت، در عرض چند میلیارد سال آینده، با هم برخورد خواهند کرد.

رابین برنارد از مرکز اخترفیزیک هاروارد اسمیت‌سونیان CfA در کمبریج ماساچوست و نویسنده اصلی مقاله جدیدی که نتایج این پژوهش در آن آمده است، می‌گوید: «ما از یافتن چنین تعداد زیاد سیاهچاله در اندرومدا هیجان‌زده‌ایم اما باز هم فکر می‌کنیم این تعداد ظاهر امر است و سیاهچاله‌های بیشتری وجود دارد. بیشتر سیاهچاله‌ها چیزی نزدیک به خود ندارند و در نتیجه برای ما قابل دیدن نیستند.»

نقاطی که به عنوان سیاهچاله نامزد شده‌اند، در دسته‌بندی جرم ستاره‌ای قرار می‌گیرند و این یعنی آنها در جریان مرگ ستارگان بسیار بزرگ شکل گرفته‌اند، ستارگانی که پنج تا ده برابر بیشتر از خورشید ما جرم دارند. ستاره‌شناسان این سیاه‌چاله‌ها را که به‌طور معمول غیرقابل‌دیدن هستند، در ضمن کشیده شدن جرم یک ستاره نزدیک به سیاهچاله به درون آن تشخیص می‌دهند. در ضمن این اتفاق، دمای آن جرم بالا می‌رود به حدی که درست قبل از ناپدید شدن در داخل سیاهچاله، تشعشعی ایجاد می‌کند.

گام اول در تشخیص این سیاهچاله‌ها این بود که اطمینان حاصل شود که آنها سامانه‌های جرم ستاره‌ای در خود کهکشان اندرومدا هستند و نه سیاهچاله‌های کلان‌جرم در قلب سایر کهکشان‌های دورتر. برای این کار پژوهشگران از روشی نو استفاده کردند به این ترتیب که اطلاعات درباره درخشندگی و تغییرپذیری منابع اشعه ایکس را در میان اطلاعات چاندرا به کار آوردند. به‌طور خلاصه، سامانه‌های جرم ستاره‌ای بسیار سریع‌تر از سیاهچاله‌های کلان‌جرم تغییر می‌کنند. ستاره‌شناسان برای تشخیص اینکه این سامانه‌های اندرومدا می‌توانند سیاهچاله باشند، این را مورد دقت قرار دادند که منابع اشعه ایکس آنها ویژگی‌های خاصی داشت: اینکه آنها از یک سطح خاص اشعه ایکس درخشان‌تر بودند و دیگر اینکه آنها یک رنگ اشعه ایکس خاص داشتند. البته ستارگان نوترونی -هسته فشرده ستارگان مرده- هم می‌‌توانست توضیح دیگر برای این نتایج باشد؛ اما منابعی که ستاره نوترونی در خود دارند، این دو ویژگی را به‌طور همزمان با هم نشان نمی‌دهند، در حالی‌که منابعی که سیاهچاله در خود دارند، چرا.

رصدخانه اشعه ایکس نیوتن XMM متعلق به آژانس فضایی اروپایی اطلاعات جانبی حیاتی برای این تحقیق فراهم آورد و طیف اشعه ایکس -توزیع اشعه ایکس با انرژی- را برای برخی از منابع نامزد به عنوان سیاهچاله در اختیار گذارد. این طیف‌ها اطلاعات مهمی هستند که به شناسایی این نوع اشیاء کمک می‌کنند.

مایکل گارسیا نویسندهٔ دیگر مقاله، که او هم از مرکز CfA است، می‌گوید: «با دقت در تصاویر گرفته‌شده در طی بیش از ۱۲ سال ما توانستیم نگاهی نو به ام۳۱ بیاندازیم که بی‌سابقه و بسیار مفید بوده است. عکس‌های این مدت طولانی به ما این امکان را داد که بررسی کنیم آیا هر کدام از منابع یک سیاهچاله است یا ستارهٔ نوترونی.»

گروه تحقیقاتی قبلاً ۹ مورد نامزد به عنوان سیاهچاله را در منطقه‌ای که اطلاعات چاندرا پوشش می‌داد، یافته بود؛ نتایج کنونی این تعداد را به مجموع ۳۵ مورد افزایش می‌دهد. هشت مورد از این‌ها به خوشه‌های کروی مربوط می‌شوند: محل تجمع باستانی ستارگان که در یک شکل کروی به سمت مرکز کهکشان پخش شده‌اند. این همچنین یکی از تفاوت‌های کهکشان اندرومدا و راه‌شیری است به نحوی که ستاره‌شناسان هنوز سیاهچاله‌ای مشابه در هیچ‌یک از خوشه‌های کروی راه‌شیری نیافته‌اند.

هفت تا از این نقاط نامزد به عنوان سیاهچاله در فاصله حداکثر ۱۰۰۰ سال نوری از مرکز کهکشان اندرومدا قرار دارند. این تعداد بیشتر از تعداد نقاط احتمالاً سیاهچاله با ویژگی‌های مشابه در مرکز کهکشان خودمان است. البته این نکته ستاره‌شناسان را چندان غافلگیر نمی‌کند زیرا تجمع ستارگان در وسط اندرومدا بزرگ‌تر است و پس امکان شکل‌گیری تعداد سیاهچاله‌های بیشتری فراهم می‌شود.

استفان مورای، نویسندهٔ دیگر مقاله نامبرده در بالا، از دانشگاه جان هاپکینز و موسسه CfA می‌گوید: «اگر قرار باشد در منطقه مرکزی یک کهکشان به دنبال سیاهچاله بگردیم، اصطلاح هر چه بزرگتر بهتر، حقیقتاً مصداق پیدا می‌کند. در مورد اندرومدا در مقایسه با راه‌شیری، ما با تجمعی بزرگ‌تر از ستارگان و یک سیاهچاله کلان‌جرم بزرگ‌تر طرفیم، بنابراین در مورد سیاهچاله‌های کوچک‌تر هم انتظار داریم تعداد بیشتری در آنجا بیابیم.»

این پژوهش پیش‌بینی‌های انجام‌شده در ماموریت چاندرا را درباره متعلقات منابع اشعه ایکس در نزدیکی مرکز ام۳۱ تایید می‌کند. در پژوهشی قدیمی‌تر که راسموس واس و مارات گیلفانوف از موسسه اخترفیزیک مکس پلانک در گارچینگ آلمان انجام داده بودند، از چاندرا استفاده شد تا نشان داده شود که تعداد زیاد و غیرعادی از منابع اشعه ایکس در نزدیکی مرکز ام۳۱ وجود دارد. آنها پیش‌بینی نکرده بودند که بیشتر این منابع اضافه اشعه ایکس، احتمالاً سیاهچاله‌هایی در خود دارد که با ستارگانی با چگالی پایین برخورد کرده و آنها را در خود کشیده‌اند. یافتن این هفت مورد نامزد به عنوان سیاهچاله در نزدیکی مرکز ام۳۱ تاییدی جدی بر یافته‌های این دو پژوهشگر نیز به حساب می‌آید.

بارنارد می‌گوید: «ما از دیدن این‌همه نقاط نامزد به عنوان سیاهچاله که چنان به مرکز کهکشان نزدیک باشند هیجان‌زده‌ایم، به‌ویژه چون انتظار آنها را داشتیم و سالهاست که به دنبال‌شان می‌گردیم.»

نتایج این پژوهش به‌صورت آن‌لاین در دسترس است و در شماره ۲۰ ژوئن مجله آستروفیزیکال منتشر شد. بسیاری از رصدهای اندرومدا در طی برنامه زمانی ریخته‌شده برای رصد توسط چاندرا انجام شد.

مرکز پرواز فضایی مارشال ناسا در هانتس‌ویل آلاباما، برنامه‌های چاندرا را برای مدیر کل ماموریت‌های علمی ناسا در واشنگتن مدیریت می‌کند. رصدخانه اخترفیزیک اسمیت‌سونیان عملیات‌های پروازی و علمی چاندرا را از کمبریج ماساچوست هدایت می‌کند.