به گزارش ثریا سیاهچالهها، این غولهای کیهانی، عموماً در سه دسته جرمی طبقهبندی میشوند: ستارهای (۵ تا ۵۰ برابر جرم خورشید)، کلانجرم (میلیونها تا میلیاردها برابر جرم خورشید) و دسته اسرارآمیز سیاهچالههای با جرم متوسط که در این میان قرار میگیرند. به تازگی، چهار مطالعه جدید به رهبری استادیار کاران جانی از دانشگاه واندربیلت، نور تازهای بر این سیاهچالههای با جرم متوسط تابانده است.
این تحقیقات که با بودجه بنیاد ملی علوم و دانشگاه واندربیلت انجام شده و جانی مدیر مؤسس آزمایشگاههای قمری واندربیلت نیز هست، بر اهمیت درک این اجرام کمتر شناخته شده تأکید دارد.
نورافشانی بر برخوردهای عظیم کیهانی
مطالعه اصلی، تحت عنوان «ویژگیهای نامزدهای سیاهچاله با جرم متوسط در سومین دوره رصدی LIGO-Virgo»، در مجله Astrophysical Journal Letters منتشر شده است. این پژوهش با بررسی مجدد دادههای آشکارسازهای امواج گرانشی LIGO در ایالات متحده و Virgo در ایتالیا، نشان داد که برخوردهای شناسایی شده، مربوط به ادغام سیاهچالههایی با جرم ۱۰۰ تا ۳۰۰ برابر خورشید بودهاند – بزرگترین برخوردهای سیاهچالهای ثبت شده تاکنون.
به گفته جانی، این سیاهچالهها همچون فسیلهای کیهانی، سرنخهایی از جهان اولیه را در خود نهفته دارند. کشف این گروه جدید از سیاهچالههای با جرم متوسط فرصتی بینظیر برای درک بهتر اولین ستارههای شکلگرفته پس از مهبانگ فراهم میکند و به پرسشهای بنیادین اختر فیزیک پاسخ میدهد.
محدودیتهای زمینی و امید به فضا: مأموریت LISA
آشکارسازهای زمینی مانند LIGO تنها قادر به رصد لحظات پایانی برخورد این سیاهچالههای با جرم متوسط سبکتر هستند. این محدودیت، درک چگونگی شکلگیری آنها را با چالش مواجه میکند. از این رو، آزمایشگاه جانی بر مأموریت فضایی آتی LISA متمرکز شده است. LISA، پروژهای مشترک بین آژانس فضایی اروپا و ناسا است که برای پرتاب در اواخر دهه ۲۰۳۰ برنامهریزی شده است.
دو مطالعه دیگر که در مجله Astrophysical منتشر شدهاند، نشان میدهচ্ছেন که مأموریت LISA قادر خواهد بود سیاهچالههای با جرم متوسط را سالها پیش از ادغام نهاییشان ردیابی کند. این قابلیت، بینشهای جدیدی در مورد منشأ، تکامل و سرنوشت این اجرام اسرارآمیز ارائه خواهد داد. این پژوهشها همچنین بر اهمیت دقت فوقالعاده بالا در تشخیص امواج گرانشی تأکید میکنند.
آینده رصد سیاهچالهها: از زمین تا ماه
محققان تأکید میکنند که این یافتهها، این ایده را تقویت میکند که سیاهچالههای با جرم متوسط یکی از مهمترین منابع برای آشکارسازهای امواج گرانشی، چه زمینی و چه فضایی، محسوب میشوند. هر کشف جدید به دانشمندان کمک میکند تا منشأ این سیاهچالهها و دلیل وجودشان در این بازه جرمی غیرمعمول را بهتر درک کنند.
با نگاهی به آینده، تیم تحقیقاتی قصد دارد بررسی کند که چگونه آشکارسازهای مستقر بر روی ماه (آشکارسازهای قمری) میتوانند به رصد سیاهچالههای با جرم متوسط کمک کنند. دسترسی به فرکانسهای پایینتر امواج گرانشی از سطح ماه، که برای آشکارسازهای زمینی غیرقابل دسترس است، میتواند به شناسایی محیطهایی که این سیاهچالهها در آنجا وجود دارند، کمک شایانی کند.
جانی این دوران را نه تنها برای مطالعه سیاهچالهها، بلکه برای تلفیق تحقیقات علمی با عصر نوین اکتشافات فضایی و ماه، بسیار هیجانانگیز توصیف میکند. وی میافزاید: «این فرصتی نادر برای آموزش نسل بعدی دانشجویانی است که اکتشافاتشان تحت تأثیر ماه قرار خواهد گرفت.» این پیشرفتها درک ما از سیاهچالههای با جرم متوسط و نقش امواج گرانشی در کیهانشناسی را عمیقتر خواهد کرد.