رصد سیاه‌چاله‌ای که منبع اشعه ایکس را در کهکشان M101 فراهم می کند، نظر دانشمندان را در خصوص این که سیاه‌چاله‌ها چگونه ماده را مصرف می‌کنند تغییر داده است.

برای دهه‌های متوالی، یک منبع عجیب اشعه ایکس در بازوی کهکشان M101 درست در بیرون دسته ملاقه دب اکبر، ستاره شناسان را مبهوت ساخته بود. شیئی گسیل کننده همانند دیگر منابع اشعه ایکس که مافوق روشن خوانده می‌شوند ، سامانه‌ای متشکل از یک سیاه‌چاله و یک ستاره است که به دور یکدیگر می‌چرخند. اما درخشش و جرم براورد شده آن با هم جور در نمی‌آمد.

یافتن این که سامانه دو برابر درخشان‌تر از آنچه باید باشد است یا وزن آن از آن چه دانشمندان تصور می‌کردند بسیار بیشتر است، پاسخ هر چه باشد، در حد خود مهم است. زیرا می‌تواند به تبیین نظریه‌هایی درباره چگونگی به وجود آمدن سیاه‌چالههای بسیار سنگین و پر جرم در مراکز کهکشان‌ها  کمک نماید.

پروفسور برگمان از دانشگاه میشیگان این مورد را بسیار سردر گم کننده در زمینه کاری خود می خواند و می گوید: " ما به دنبال اندازه گیری‌های غیر مستقیم بوده ایم که فکر می کردیم می تواند به ما چیزی ارائه دهد. اما با این وضع شما 10 قسمت از اطلاعات را به دست می آورید که پنج قسمت در یک سو و پنج قسمت در سوی دیگر است . و شما فکر می کنید که این مسئله قابل حل بود چنانچه امکان اندازه گیری مستقیم جرم وجود داشت."

هم اکنون برگمان جزیی از یک گروه بین المللی است که این اندازه گیری را انجام داده است. آنها نشان داده اند که سیاه‌چاله درون سامانه ، نوع نسبتا متداول حداقل از لحاظ جرم آن است . این سیاه‌چاله - که سیاه‌چاله درخشان خوانده می شود- نوعی از سیاه‌چاله است که زمانی شکل می گیرد که ستاره ای با جرم حدود دویست برابر جرم خورشید در انتهای زندگی اش در هم می پاشد . این سیاه‌چاله جرمی بین 20 تا 30 برابر جرم ستاره همراهش دارد.

به گفته برگمان: " چنانچه سیاه‌چاله ها رصد شده تا کنون به اندازه کافی افراطی ( از جهت درخشش)  نبودند، این سیاه‌چاله واقعا یک نوع اکستریم است که به روشنایی که تا حد ممکن می تواند وجود داشته باشد می درخشد. بطوریکه روشن تر از آنچه ما فکر می کردیم ممکن است بدرخشد ، می باشد."

جیفنگ لیو از آکادمی علوم پکن در چین اظهار می کند: " این یافته ها ننشان می دهد که درک ما از رشد پیوسته سیاه‌چاله ها ناقص است و نیاز به بازبینی دارد."

رشد پیوسته سیاه‌چاله یا هم افزایی فرایندی است که سیاه‌چاله ماده را در خود کشیده و مصرف می کند، رشد می کند و بطور غیر مستقیم پرتو افکنی می نماید. در حالیکه هیچ چیز حتی نور نمی تواند از سیاه‌چاله بگریزد ، مواد چرخانی که به درون آن سقوط می کنند اشعه ایکس منتشر می کنند. ستاره شناسان با مطالعه این پرتوهای ایکس در تلاشند تا به چگونگی رشد سیاه‌چاله ها پی برند.

برگمان در ادامه اشاره می کند که: " حالا که ما اندازه جرم را می دانیم می توانیم برای درک درخشندگی زیاد آن گامی برداریم".

ممکن است که سیاه‌چاله  از باد  ستاره همراه خود تغذیه می کند – جریانی از ذرات باردار که از جو فوقانی ستاره گسیل می شود. این مکانیسم پیش از این بسیار نا کارآمد به نظر می رسید، اما دانشمندان گمان می کنند که یک احتمال برای درخشش زیاد سیاه‌چاله است. یا ممکن است حبابهایی در صفحه موادی که در حال سقوط به درون سیاه‌چاله هستند تشکیل می شود که باعث پرتو افکنی بیشتر می گردد.

برای محاسبه جرم این سامانه ، که به عنوان  ULX-1   شناخته شده لیو و همکارانش در ابتدا از طریق تلسکوپ جمینی (دو پیکر) به سامانه نگریستند. سپس آنها تصاویر به دست آمده را تحلیل طیف سنجی نموده که تحلیل رنگ نوری را که عناصر موجود در ستاره دارند را نیز شامل می شد. آنها پی بردند که هیدروژن چندانی در ستاره وجود ندارد . که این یافته کمک کرد که آنها در یابند که این نوع ستاره گونه ای است که به عنوان وُلف-رایِت(Wolf-Rayet) شناخته می شود . این نوع ستارگان بسیار نادر  و بزرگ و داغ بوده و به دلیل بادهای ستاره ای قویشان به سرعت تحلیل رفته و کوچک می شوند.

زمانیکه محققان به گونه ستاره پی بردند ، می توانند از درخشش آن میزان جرم آن را استنتاج نمایند، که بر این اساس جرم ستاره مزبور را حدود 19 برابر جرم خورشید برآورد کردند.

با مقایسه تصاویر در بیش از سه ماه ، آنها پی بردند که سیاه‌چاله و ستاره طی چه مدت زمانی به دور یکدیگر می چرخند- تقریبا هر هشت روز. هنگامیکه دانشمندان کلیه این اطلاعات را در اختیار داشتند، احتمال زاویه دیدهای مختلف را در نظر گرفتند و قوانین حرکت نیوتن را برای تخمین جرم سیاه‌چاله به کار بردند که آن را حدود 20 تا 30 برابر جرم خورشید حدس زدند.

یافته ها همچنین دارای دستاوردهای نجومی گسترده تری می باشد. تحقیق همچنان برای پی بردن به آنجه ستاره شناسان " سیاه‌چاله با جرم متوسط" می خوانند ادامه دارد. سیاه‌چاله های جرم متوسط می توانند هسته ها و دانه های شکل گیری سیاه‌چاله های بسیار عظیم در مرکز اغلب کهکشانها باشند. اینکه سیاه‌چاله های بسیار عظیم چگونه شکل می گیرند، هنوز سوالی بدون پاسخ در فیزیک نجومی است. نظریه ای که یکپارچه شدن سیاه‌چاله های جرم متوسط را برای شکل دادن به سیاه‌چاله های عظیم ، مطرح می کند هنوز امیدبخش است. اما دانشمندان هنوز باید به دنبال یافتن سیاه‌چاله های متوسط برای آغاز مطالعه باشند. و اینکه هنوز آنها نظریه محکمی برای توضیح چگونگی شکل گیری سیاه‌چاله های جرم متوسط ندارند.

لیو در آخر مطرح می کند که :" یافته های ما ممکن است منجر به تغییر رویه گردد ، بطوریکه منابع انتشار بسیار درخشان اشعه ایکس را به عنوان نامزدهای امیدوار کننده سیاه‌چاله های جرم متوسط  در نظر گرفته شوند."

منبع: Astronomy.com