برخورد دو سیاه‌چاله غول‌پیکر که فضا-زمان را به لرزه درخواهد آورد

اخترشناسان دو سیاه‌چاله بسیار پرجرم را کشف کرده‌اند که در ۹۹ درصد از مسیری هستند که به برخورد شدیدی منجر خواهد شد که ساختار فضا-زمان را تکان می‌دهد.

براساس مطالعه‌ای که در ۲۳ فوریه در ژورنال Astrophysical Letters منتشر شد، سیاه‌چاله‌های دوقلو که PKS 2131-021 نام دارند، در مسیر رقص نابودی در فاصله حدود ۹ میلیارد سال نوری از زمین قرار دارند. طبق بیانیه‌ی ناسا، این دو جرم حدود ۱۰۰ میلیون سال است که به طور پیوسته به سمت یکدیگر درحرکت هستند، و اکنون در یک مدار دوتایی مشترک هستند. این دو سیاه‌چاله هر دو سال یا بیشتر به دور یکدیگر می‌چرخند.

به گفته محققان، حدود ده هزار سال بعد، این دو سیاهچاله با هم ادغام خواهند شد و امواج گرانشی عظیمی را ارسال می‌کنند. این امواج که برای اولین بار آلبرت اینشتین آن‌ها را پیش‌بینی کرده بود؛ در بافت فضا-زمان در سراسر جهان به حرکت درخواهند آمد. اگرچه هیچ یک از ما شاهد آن برخورد حماسی نخواهیم بود، اما مطالعهٔ PKS 2131-021 در حال حاضر می‌تواند اطلاعات جدیدی را در مورد چگونگی تشکیل سیاهچاله‌های کلان‌جرم و آن‌چه هنگام برخورد دو مورد از آنها اتفاق می‌افتد نشان دهد.

سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم – اجرام بسیار تاریک و متراکم که صدها میلیون برابر خورشید ما جرم دارند – در مرکز و قلبِ اگر نه همه، اما اکثر کهکشان‌ها، در جهان قرار دارند. به گفته ناسا، ستاره‌شناسان نمی‌دانند چگونه این اجرام تا این حد بزرگ می‌شوند، اما یک فرضیه این است که بزرگترین سیاهچاله‌های جهان حداقل از یک ادغام بین دو سیاهچاله کوچکتر ناشی می‌شوند. مطالعات جدید ممکن است به تأیید این فرضیه کمک کند.

PKS 2131-021   نوع خاصی از سیاه‌چاله است که به نام  blazar شناخته می‌شوند، یک سیاه‌چاله بسیار پرجرم است که اتفاقاً یک جتِ ماده پرانرژی را مستقیماً به سمت زمین پرتاب می‌کند. ماده‌ی این جت از حلقه‌های گاز داغی که در اطراف سیاه‌چاله‌های خاصی تشکیل می‌شوند، سرچشمه می‌گیرد. هنگامی که یک سیاهچاله با گرانش قدرتمند خود آن گاز را به داخل می‌کشد، ممکن است مقداری از آن فرار کند، و در عوض در یک جت پلاسما که تقریباً با سرعت نور حرکت می‌کند، از سیاهچاله دور شود.

پژوهشگران مطالعات جدید در حال زیر نظر گرفتن روشنایی حدود ۱۸۰۰ بلازار پراکنده در سراسر جهان بودند که متوجه چیز عجیبی شدند: روشنایی بلازار PKS 2131-021 در فواصل زمانی منظم در نوسان بود. در واقع، این نوسانات آن‌قدر قابل پیش‌بینی بود که پژوهشگرانِ مطالعه، این نوسانات را به تیک‌ تاک یک ساعت تشبیه کردند.

محققان مشکوک بودند که این تغییرات نتیجه یک سیاه‌چالهٔ دوم است که به دنبال سیاهچالهٔ اول کشیده می‌شود؛ زیرا این دو جرم هر دو سال یا بیشتر به دور یکدیگر می‌چرخند. اما تیم برای مشاهدهٔ مدت زمان ماندگاری این الگو به داده‌های بیشتری نیاز داشت. بنابراین محققان داده‌های پنج رصدخانه را که جمع‌آوری آن‌ها ۴۵ سال به طول انجامید، را بررسی کردند. همه داده‌های جدید با پیش‌بینی‌های تیم درباره چگونگی تغییر روشنایی بلازارهای دوتایی در طول زمان مطابقت داشت.

اگر یافته‌ها تایید شوند، PKS 2131-021 دومین جفت سیاه‌چاله دوتایی است که تاکنون کشف شده است. و همین‌طور جفت‌شده‌ترین جفتی است که دانشمندان یافته‌اند. دانشمندان اولین نامزد سیاه‌چالهٔ دوتایی شناخته شدهٔ جهان را در سال ۲۰۲۰ در کهکشانی در فاصله ۳.۵ میلیارد سال نوری از زمین کشف کردند. با این حال، آن سیاهچاله‌ها هر ۹ سال یک بار به دور یکدیگر می‌چرخند، که نشان می‌دهد فاصله بین آن‌ها بسیار بیشتر از فاصله بین دو عضو PKS 2131-021 است.

محققان این پژوهش در بیانیه‌ای گفتند، این دو سیاهچاله‌‌ٔ غول‌پیکر به اندازه‌ای بزرگ و نزدیک هستند که می‌توانند امواج گرانشی را حتی پیش از برخورد اجتناب‌ناپذیر خود آزاد کنند. مشاهدات آیندهٔ PKS 2131-021، بر روی دریافت آن امواج در عمل متمرکز خواهد شد.