.
بیشتر مردم هرگز نخستین خانه خود را فراموش نمیکنند و خاطراتش را در سفرهایشان با خود میبرند. پژوهش جدیدی نشان میدهد این ضربالمثل ممکن است درباره سیاهچالههای سرگردان هم درست باشد. دلیلش این است که به نظر میرسد سیاهچالههای سرگردانی که از خانه کیهانی خود جدا میشوند، ممکن است تاریخ کهکشانهایی را که در نهایت از آنها میگریزند با خود حمل کنند.
این سیاهچالههای سرگردان میتوانند هنگام برخورد و ادغام کهکشانهای میزبانشان جابهجا شوند. این امر آغازگر سفرهایی میلیاردساله است که این سیاهچالهها را بسیار دور از نقطهای میبرد که در آن شکل گرفتهاند. این فرایند میتواند در کهکشانهای کوچکتر که تأثیر گرانشی در آنها ضعیفتر است، حتی چشمگیرتر باشد؛ زیرا در آنها احتمال اینکه سیاهچالهها بهشدت به مرکز کهکشان مقید باشند کمتر است.
دانشمندان میدانستند که فعالیت سیاهچالههای ابرجرم در قلب کهکشانها بهشدت بر تحول کهکشانهای میزبانشان اثر میگذارد، اما این یافتهها نشان میدهد که سیاهچالههای سرگردان، هرچند ممکن است کمتأثیرتر باشند، میتوانند شاهدان مهمی برای فرایندهایی باشند که کهکشانها را شکل میدهند.
.
اما جین ولر، سرپرست تیم از دانشگاه ییل، در بیانیهای گفت: «نتایج ما نشان میدهد که در نظر گرفتن سیاهچالههای سرگردان، در کنار سیاهچالههای مرکزی، برای درک خاستگاه و دینامیک سیاهچالههای پرجرم و تاریخ کهکشانهای میزبانشان ضروری است.»
شواهدی از «بذرهای سنگین» در کیهان آغازین
در حال حاضر بحثی بر سر چگونگی آغاز رشد سیاهچالهها در کیهان نوزاد وجود دارد. برخی دانشمندان مطرح میکنند که نخستین ستارگان پرجرم مردند و فروپاشیدند تا سیاهچالههای کوچکتر یا «بذرهای سبک» پدید آورند. دیگران نظریه میدهند که رشد سیاهچاله زمانی جلو میافتد که تودههای متراکم در ابرهای عظیم گاز و غبار مستقیماً فروپاشند و سیاهچالههای بسیار پرجرمتر یا بهاصطلاح «بذرهای سنگین» را بسازند.
اگر سیاهچالههای سرگردان سابقه تولد خود را با خود حمل کنند، میتوانند به پایان دادن به بحث بذر سبک در برابر بذر سنگین کمک کنند.
پریاموادا ناتاراجان، عضو تیم از دانشگاه ییل، گفت: «نکته هیجانانگیز درباره یافتههای ما این است که سیاهچالهها به نظر میرسد بیش از شرایط تولدشان را به یاد میآورند. مکانهای کنونی آنها ردپای هر چیزی را با خود دارد که بر کهکشانهای میزبانشان گذشته است. با جدا کردن سیاهچالههای واقع در مراکز کهکشانی از آنهایی که سرگردانند، میتوانیم این دو تاریخ را از هم تفکیک کنیم.»
برای این کار، تیم به شبیهسازی کیهانشناختی به نام ASTRID روی آورد که توانایی ردیابی حدود ۱۳٫۵ میلیارد سال از تاریخ کیهان را دارد و برهمکنش میان داربست ماده تاریک، دینامیک گاز و ستارهزایی را تا تنها ۳۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ مدلسازی میکند.
تیم با استفاده از ASTRID کهکشانهایی با جرم میان ۱۰ میلیون تا یک میلیارد برابر جرم خورشید را مدلسازی کرد و تحول آنها را در حدود ۱۲٫۶ میلیارد سال پی گرفت. ASTRID نقطهقوتی دارد که برای این پژوهش خاص اهمیت داشت: سیاهچالهها را به قلب کهکشانهایشان محدود نمیکند، بلکه به آنها آزادی سرگردانی میدهد.
.
تیم تأیید کرد که سیاهچالهها در کهکشانهای کمجرم بیشتر احتمال دارد سرگردان شوند و همچنین دریافت که چنین کهکشانهایی به نظر میرسد حتی پس از میلیاردها سال رشد و برخورد و ادغام با کهکشانهای دیگر، اطلاعاتی درباره جمعیت بذر اولیه خود حفظ میکنند. آنها همچنین دریافتند که کهکشانهای کمجرم دارای سیاهچاله مرکزی، پیش از کهکشانهای دارای سیاهچاله سرگردان، ستارهزایی را متوقف کردند.
ناتاراجان گفت: «برخی از افشاگرترین سیاهچالههای کیهان ممکن است همانهایی باشند که سرگردان شدهاند. سیاهچالهها بایگانان کیهانی چشمگیری هستند. فراوانی آنها چیزی درباره چگونگی تولدشان به ما میگوید، در حالی که مکانهایشان سابقه چگونگی گرد هم آمدن کهکشانهایشان را حفظ میکند.»
دانشمندان با پیوند دادن این رویکرد با رصدهای اخترشناسی پرتو ایکس، رادیویی، نوری و فروسرخ میتوانند بیش از هر زمان دیگری به درک خاستگاه سیاهچالهها نزدیک شوند.
ولر در پایان گفت: «هر یک از این روشها میتواند بخش متفاوتی از این جمعیت را بررسی کند. با ترکیب رصدها با نتایج شبیهسازیها، ممکن است بتوانیم ردپای شکلگیری سیاهچالهها و تحول کهکشانها را شناسایی کنیم.»
پژوهش این تیم در ۷ سپتامبر در نامههای اخترفیزیکی منتشر شد.