سیاه چاله کهکشان ما ممکن است کاملاً چیز دیگری باشد.
ویدیوی تصویری این هنرمند مسیر حرکت ستاره S2 را نشان می دهد در حالی که از نزدیکی "سیاهچاله" فوق العاده عظیم در مرکز کهکشان راه شیری عبور می کند. (اعتبار تصویر: ESO / M. Kornmesser)
در تابستان 2014 ، ستاره شناسان با پیش بینی احمقانه ای مشاهده کردند که ابر گازی ، معروف به G2 ، به طور خطرناکی به یک سیاهچاله بزرگ در مرکز کهکشان راه شیری نزدیک می شود. جرقه ها پرواز نکردند ، و همچنین دیوانگی تغذیه ای ایجاد نشد. در عوض ، G2 بدون آسیب دیدگی زیپ شد و از آنچه ستاره شناسان فکر می کردند یک تجربه نزدیک به مرگ است ، زنده ماند.
اما سیاهچاله ها قلدرهای بزرگی هستند ، بنابراین این واقعیت که گرانش به خوبی رهگذر گازدار را نادیده می گرفت بیش از حد تعجب آور بود. غیرممکن به نظر می رسید. اکنون ، ستاره شناسان می گویند سیاه چاله بزرگ در مرکز کهکشان ما به هیچ وجه سیاه چاله نیست ، بلکه یک توپ کرکی از ماده تاریک است. تحقیقات جدید نشان می دهد که این فرضیه عجیب قادر به مواجهه "غیرممکن" و همچنین تمام مشاهدات مرکز کهکشانی است - و سپس برخی.
ایکاروس و سیاهچاله
مدتهاست که اخترشناسان تصور می کردند که در هسته مرکزی راه شیری ، معروف به قوس الف * ، یک سیاهچاله بزرگ وجود دارد. البته آنها نمی توانند سیاهچاله را خود ببینند ، زیرا از خودش هیچ نوری نمی دهد. در عوض ، آنها با مشاهده حرکات خوشه ای از ستارگان معروف به ستاره های S وجود آن را استنباط می کنند. ستاره های S به دور یک جسم مرکزی پنهان و دیده نشده می چرخند و با ترسیم مدارهای خود در طول سال ها ، ستاره شناسان می توانند جرم و اندازه آن جسم مرکزی را استنباط کنند.
البته محتمل ترین کاندیدای آن جسم مخفی مرکزی ، یک سیاهچاله است که جرم آن بیش از 4 میلیون برابر خورشید است. اما ستاره های S تنها چیزی نیستند که می توانیم در مرکز شهر کهکشانی ما آویزان شویم. توده های گاز نیز در آنجا کمین کرده اند و به ویژه یکی به نام G2 توجه ویژه ای را به خود جلب کرده است. به زودی پس از اینکه ستاره شناسان این توده را دهه ها پیش کشف کردند ، دریافتند که مدار G2 آن را به طرز خطرناکی به سیاهچاله نزدیک می کند - آنقدر نزدیک است که جاذبه شدید سیاهچاله باید آن ابر گازی را از هم بپاشد.
اما پس از نزدیکترین برخورد G2 به سیاهچاله در سال 2014 - هنگامی که فقط 260 AU از یک غول عبور کرد - بنظر می رسد که این گاز کاملا سالم مانده است.
قابل قبول ترین توضیح برای بقای G2 این است که این چیزی فراتر از یک ابر گازی معمولی است. ابرقدرت پنهان آن؟ یک یا دو ستاره را می توان درون ابر فرو برد و جاذبه آن ستاره هنگام عبور از کنار سیاهچاله ، کل ساختار را دست نخورده نگه داشته است.
اما یک توضیح رادیکال تر نیز وجود دارد: شاید ، سیاهچاله ابرجام واقعاً سیاه چاله نباشد. شاید ، این توده فازی از ماده تاریک باشد.
ماده تاریک نامی است که ستاره شناسان به ماده ای نامرئی می دهند که بیش از 80٪ جرم جهان را تشکیل می دهد. به نظر نمی رسد که با نور در تعامل باشد - نور نمی تابد ، یا نور را جذب نمی کند ، منعکس نمی کند یا شکست می دهد - و بنابراین برای ما نامرئی می ماند. اما حضور آن را از طریق جاذبه آن مشخص می کند. خطوط مشاهده ای مستقل و متعدد همه تأیید کرده اند که بیشتر جرم جهان این ماده تاریک نامرئی است.
یک نظریه برای هویت ماده تاریک نشان می دهد که این ماده از ذره ای عجیب و غریب ، قبلاً ناشناخته ، به نام "دارکینوس" ساخته شده است.
طبق تئوری ، دارکینو نوعی ذره است که به عنوان فرمیون شناخته می شود. الکترون ها ، پروتون ها ، کوارک ها و نوترینوها نیز فرمیون هایی هستند که ویژگی اصلی آنها این است که نمی توانند حالت یکسانی داشته باشند. به عبارت دیگر ، شما می توانید فقط تعداد زیادی فرمیون را در یک حجم معین قرار دهید (این در تضاد با بوزون ها است ، که می توانید به همان اندازه که می خواهید در یک حجم مشخص قرار دهید).
اگر ماده تاریک از دارکینوس ساخته شده باشد ، و دارکینوس فرمیون باشد ، این ذرات ماده تاریک فقط تا حدی مشخص در هسته کهکشان متمرکز می شوند. این بدان معنی است که به جای یک سیاه چاله عظیم ، با یک لبه کاملاً مشخص در افق رویداد ، در عوض یک توپ غول پیکر از دارکینوهای پر بسته وجود دارد. لبه این توپ تاریکی کاملا مبهم است.
از آنجا که گلوله غول پیکر تاریک مبهم خواهد بود ، نیروهای گرانشی در مرکز کهکشان کمی خفیف تر خواهند بود و باعث می شود ابرهای گازی مانند G2 در مدارهای خود زنده بمانند.
اما در مرکز کهکشان ما - و بیشتر در مشاهدات ما از هسته کهکشان - بیشتر از G2 است. همه آن ستاره های S نیز وجود دارد. هر نظریه رادیکالی که امیدوار است جای سیاهچاله بزرگ را با چیز دیگری جایگزین کند ، باید پیش بینی هایی مطابق با مشاهدات انجام دهد.
و این دقیقاً همان چیزی است که یک مطالعه جدید نشان می دهد. تیم فیزیکدانان اخترفیزیک به سرپرستی ادوار آنتونیو بکرا-ورگارا از مرکز بین المللی اخترفیزیک نسبی ایتالیا دریافتند که اگر آنها یک سیاهچاله بزرگ را با یک گلوله تاریک جایگزین کنند و این ذرات دارکینو دارای جرم و سرعت مناسب باشند ، می توانند تمام حرکت مشاهده شده ستاره های S را تکرار کنید. در برخی موارد ، مدل آنها می تواند حتی بهتر از محاسبات سیاهچاله وانیل در مطابقت با مدارهای مشاهده شده عمل کند.
مدل سیاهچاله بسیار ساده است:
شما فقط باید دو عدد را به هم متصل کنید ، جرم سیاهچاله و چرخش ، برای پیش بینی نحوه رفتار ستاره های S. اما مدل دارکینو پارامترهای بیشتری دارد که امکان تنظیم دقیق بیشتری را فراهم می کند و محققان بهترین ترکیب ممکن از خواص دارکینو را پیدا کردند.
آزمون اصلی با مشاهدات آینده ارائه می شود. اگر ماده تاریک از دارکینوس تشکیل شده باشد ، پس مدلی که آنچه در مرکز کهکشانی اتفاق می افتد را با موفقیت توصیف می کند ، باید انواع مشاهدات ماده تاریک را در سراسر جهان تکرار کند. این شامل توضیح اینکه چرا کهکشانها برای توده های شناخته شده خود سریعتر از آنچه که باید چرخش می کنند.
در تابستان 2014 ، ستاره شناسان با پیش بینی احمقانه ای مشاهده کردند که ابر گازی ، معروف به G2 ، به طور خطرناکی به یک سیاهچاله بزرگ در مرکز کهکشان راه شیری نزدیک می شود. جرقه ها پرواز نکردند ، و همچنین دیوانگی تغذیه ای ایجاد نشد. در عوض ، G2 بدون آسیب دیدگی زیپ شد و از آنچه ستاره شناسان فکر می کردند یک تجربه نزدیک به مرگ است ، زنده ماند.
اما سیاهچاله ها قلدرهای بزرگی هستند ، بنابراین این واقعیت که گرانش به خوبی رهگذر گازدار را نادیده می گرفت بیش از حد تعجب آور بود. غیرممکن به نظر می رسید. اکنون ، ستاره شناسان می گویند
سیاه چاله بزرگ در مرکز کهکشان ما به هیچ وجه سیاه چاله نیست ، بلکه یک توپ کرکی از ماده تاریک است. تحقیقات جدید نشان می دهد که این فرضیه عجیب قادر به مواجهه "غیرممکن" و همچنین تمام مشاهدات مرکز کهکشانی است.
ایکاروس و سیاهچاله
مدتهاست که اخترشناسان تصور می کردند که در هسته مرکزی راه شیری ، معروف به قوس الف * ، یک سیاهچاله بزرگ وجود دارد. البته آنها نمی توانند سیاهچاله را خود ببینند ، زیرا از خودش هیچ نوری نمی دهد. در عوض ، آنها با مشاهده حرکات خوشه ای از ستارگان معروف به ستاره های S وجود آن را استنباط می کنند. ستاره های S به دور یک جسم مرکزی پنهان و دیده نشده می چرخند و با ترسیم مدارهای خود در طول سال ها ، ستاره شناسان می توانند جرم و اندازه آن جسم مرکزی را استنباط کنند.
البته محتمل ترین کاندیدای آن جسم مخفی مرکزی ، یک سیاهچاله است که جرم آن بیش از 4 میلیون برابر خورشید است. اما ستاره های S تنها چیزی نیستند که می توانیم در مرکز شهر کهکشانی ما آویزان شویم. توده های گاز نیز در آنجا کمین کرده اند و به ویژه یکی به نام G2 توجه ویژه ای را به خود جلب کرده است. به زودی پس از اینکه ستاره شناسان این توده را دهه ها پیش کشف کردند ، دریافتند که مدار G2 آن را به طرز خطرناکی به سیاهچاله نزدیک می کند - آنقدر نزدیک است که جاذبه شدید سیاهچاله باید آن ابر گازی را از هم بپاشد.
اما پس از نزدیکترین برخورد G2 به سیاهچاله در سال 2014 - هنگامی که فقط 260 AU از یک غول عبور کرد - بنظر می رسد که این گاز کاملا سالم مانده است.
