سیاهچالهای در مرکز راه شیری نیست؟
شاید در مرکز راه شیری، سیاهچالهای وجود نداشته باشد.
به گزارش گروه وب‌گردی خبرگزاری صدا و سیما، سال‌ها است دانشمندان به وجود سیاهچالهای کلان‌جرم در مرکز کهکشان راه شیری اشاره می‌کنند، اما طبق شواهد جدید، شاید اصلا سیاهچالهای در کار نباشد و هسته کهکشانی از ماده تاریک متراکم تشکیل شده باشد.
بر اساس فرضیه‌ای مستند، سیاهچالهای کلان‌جرم در مرکز کهکشان راه شیری وجود دارد؛ اما بشر نمی‌تواند به این نقطه دسترسی پیدا کند. با این‌حال، آیا ممکن است در مرکز کهکشان سیاهچالهای وجود نداشته باشد؟
ویژگی‌های سیاهچاله کلان‌جرم مرکز راه شیری معروف به ساگیتاریوس A یا کمان ای بر اساس تأثیر گرانشی آن بر اجرام دیگر مثل مدار‌های عجیب ستاره‌های اطراف مرکز کهکشان استنتاج می‌شود؛ اما اگر این تشخیص اشتباه باشد، چه اتفاقی می‌افتد؟
اگر سیاهچالهای در مرکز کهکشان نباشد یا جرم سنگین مرکز کهکشان درواقع هسته ماده تاریک باشد، چه می‌توان گفت؟ طبق پژوهشی جدید، اگر مرکز کهکشان، هسته ماده تاریک باشد، توجیه بهتری برای توصیف مدار‌های مرکز کهکشان و سرعت‌های اولیه مدار در مناطق بیرونی‌تر کهکشان وجود دارد.
مقاله یادشده در مجله MNRAS پذیرفته شده است و هم‌اکنون می‌توانید آن را در پایگاه پیش‌انتشار arXiv پیدا کنید. در این مطلب، به پس‌زمینه‌های مربوط به این فرضیه اشاره می‌شود.
در دو دهه گذشته، مدار ستاره‌ای به نام S۲ سوژه بسیاری از پژوهش‌ها بوده است. این ستاره روی مدار شانزده‌ساله‌ای در اطراف مرکز کهکشان قرار دارد؛ حلقه‌ای بیضی‌شکل و طویل که آزمایشگاهی بی‌نقص برای آزمایش‌های نسبیت عام به‌شمار می‌رود.
در پژوهش‌های گذشته، دو تیم مجزا نشان دادند که نسبیت نه‌تنها در محیط فضازمانی مرکز کهکشان صدق می‌کند؛ بلکه نتایج آن با سیاهچاله کلان‌جرمی با جرم چهارمیلیون برابر خورشید سازگار است.
سپس، بحث جرمی به نام G۲ مطرح شد. G۲ که در مداری بیضوی قرار دارد، در نزدیک‌ترین نقطه مدار به مرکز کهکشان در سال ۲۰۱۴ رفتاری عجیب از خود نشان داد. این جرم از جرمی فشرده و عادی به جرمی طویل و کشیده تبدیل شد و سپس دوباره به حالت عادی بازگشت.
رفتار G۲ بسیار عجیب بود و ماهیت آن هنوز ناشناخته است؛ اما هرچه باشد، حرکت مداری آن در نزدیک‌ترین نقطه به سیاهچاله نوعی کشیدگی را نشان می‌داد که به گفته تیم اخترفیزیکی به رهبری ادوار آنتونیو بسرا وگارا از مرکز بین‌المللی اخترفیزیک نسبیتی، این یافته کاملا با مدل سیاهچاله ناسازگار است.
سال گذشته، پژوهشگران نشان دادند S۲ و G۲ با مدل متفاوتی سازگار هستند: فرمیون‌های ماده تاریک که به آنها دارکنینو هم گفته می‌شود. این ماده به اندازه کافی سبک است و به سیاهچاله تبدیل نمی‌شود؛ در نتیجه به شکل حبابی متراکم و عظیم در مرکز راه شیری باقی می‌ماند و اطراف آن را مه پراکنده‌ای به‌سمت لبه‌ها احاطه کرده است.
S۲ و G۲ تنها اجرام موجود در مدار مرکز کهکشان نیستند. پژوهشگران مدل خود را به ۱۷ ستاره دیگر در مدار مرکز کهکشان تعمیم دادند که به ستاره‌های S معروف هستند و به نتایج جالبی رسیدند. یافته آنان با این ستاره‌ها نیز منطبق بود. بر اساس محاسبات، ممکن است حبابی متراکم از ماده تاریک در مرکز کهکشان وجود داشته باشد که در دامنه‌های بیرونی کهکشان از تراکم آن کاسته می‌شود.
بر اساس یافته‌های قبلی، ماده تاریک به‌طور انکارناپذیری، یکی از راز‌های بزرگ جهان است. دلیل نام‌گذاری این ماده اسرارآمیز، آثار گرانشی آن است که با ماده معمولی، توصیف‌شدنی نیست. ماده معمولی، همان ستاره‌ها و غبار‌ها و کهکشان‌ها هستند.
به‌عنوان مثال، اگر کهکشان‌ها تنها تحت تأثیر ماده معمولی بودند، با سرعت بیشتری به‌چرخش درمی‌آمدند. لنز گرانشی یا خمیدگی فضازمان اطراف اجرام سنگین، بسیار قوی‌تر از حد تصور است. این پدیده، جاذبه‌ای مضاعف تولید می‌کند که کشف مستقیم آن فراتر از توانایی‌های انسان است.
فقط می‌دانیم ماده تاریک بر اجرام دیگر تأثیر گرانشی می‌گذارد. هسته فعال کهکشان مانند سیاهچاله کلان‌جرم کهکشان M۸۷ که حدود ۶/۵ میلیارد برابر جرم خورشید است، سازگاری بیشتری با مدل سیاهچاله دارد. به پیشنهاد پژوهشگران، توده ماده تاریک فراتر از جرم بحرانی می‌تواند به سیاهچالهای کلان‌جرم تبدیل شود.
این پدیده به توصیف شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم کمک می‌کند؛ زیرا هیچ ایده‌ای از میزان بزرگی آنها و چگونگی شکل‌گیری تعداد زیادی از آنها در جهان آغازین، وجود ندارد.
ماده تاریک، نزدیک به ۸۰ درصد از ماده جهان را تشکیل می‌دهد. تعداد سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم و انواع دیگر جهت قرارگیری در این دسته کافی نیستند، اما پژوهشگران نشان نمی‌دهند این مواد از کجا آمده‌اند. روش آنها کاندیدایی از ماده تاریکی را ارائه می‌دهد که به توصیف ماهیت سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم نیز کمک می‌کند. تحلیل‌های بعدی می‌توانند ما را بیشتر به حقیقت نزدیک کنند.
این پژوهش را MNRAS Letters پذیرفته و در پایگاه arXiv موجود است.