کشف اولین منظومه سه‌گانه سیاه‌چاله‌ای، درک ما از نحوه شکل‌گیری این اجرام را به چالش می‌کشد

ستاره‌شناس‌ها به‌طور تصادفی اولین منظومه سه‌تایی سیاه‌چاله‌ای را کشف کردند که دربردارنده‌ی یک سیاه‌چاله و دو ستاره‌ی چرخان به دور آن است. این ترکیب منحصر‌به‌فرد سه‌تایی نشان می‌دهد سیاه‌چاله‌ی منظومه از طریق فرآیند ابرنواختر متولد نشده است و به همین دلیل دانش ما درمورد چگونگی شکل‌گیری این اجرام کیهانی را زیرسؤال می‌برد.

تاکنون اغلب سیاه‌چاله‌های کشف‌شده (به استثنای انواع کلان‌جرم مرکز کهکشان‌ها)، در منظومه‌های دوتایی یافته شده‌اند. در این منظومه‌ها، جرم بزرگی دیگر مثل ستاره، ستاره‌ نوترونی یا سیاه‌چاله‌ای کوچک‌تر، به دور سیاه‌چاله می‌چرخد. دلیل رصد آسان‌تر این اجرام نامرئی در این منظومه‌ها، شناسایی راحت‌تر تأثیر گرانشی آن‌ها بر اجسام دیگر است.

با این‌حال پژوهشگرها در پژوهشی جدید که چهارشنبه ۲۳ اکتبر در مجله نیچر منتشر شد، متوجه شدند یکی از منظومه‌های شناخته‌شده‌ی دوتایی که دربردارنده سیاه‌چاله وی۴۰۴ ماکیان (V404 Cygni) و یک ستاره همراه است، در واقع ستاره‌ی دیگری دارد که از فاصله‌ای دورتر به دور این جفت می‌چرخد.

محاسبات گرانشی نشان می‌دهد که اگر سیاه‌چاله به‌وسیله‌ی ستاره‌ای درحال انفجار (ابرنواختر) متولد می‌شد، ستاره‌ی تازه‌کشف‌شده نمی‌توانست در چنین منظومه‌ی شکننده‌ای باقی بماند؛ زیرا در این صورت، ستاره‌ی دوردست دراثر موج ضربه‌ای حاصل از انفجار، از منظومه دفع می‌شد. در عوض پژوهشگرها پیشنهاد می‌دهند که سیاه‌چاله از طریق فروپاشی تدریجی ستاره‌ی سوم پرجرمی شکل گرفته که زمانی دو ستاره‌ی دیگر را در مدار خود داشت. به گفته‌ی کوین بورج، اخترفیزیکدان MIT و مؤلف ارشد پژوهش:

چنین احتمالی برای تکامل سیاه‌چاله هیجان‌انگیز است. ما فکر می‌کنیم اغلب سیاه‌چاله‌ها حاصل انفجارهای شدید ستاره‌ای هستند، اما این کشف باعث می‌شود این فرض زیر سؤال برود.

سیاه‌چاله وی۴۰۴ ماکیان در منظومه سه‌تایی، ۹ برابر پرجرم‌تر از خورشید است و در کهکشان راه شیری، در فاصله‌ی ۸هزار سال نوری از زمین قرار دارد. وی۴۰۴ ماکیان یکی از اولین سیاه‌چاله‌هایی بود که در سال ۱۹۹۲ کشف شد و از آن زمان تاکنون به‌طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفته است. دانشمندان همچنین از مدت‌ها پیش از وجود ستاره‌‌ی همراه این سیاه‌چاله که هر ۶٫۵ روز یک‌بار به دورش می‌چرخد و به آرامی توسط آن بلعیده می‌شود، اطلاع داشتند.

درنتیجه، نویسندگان پژوهش وقتی تصاویر وی۴۰۴ ماکیان را به‌عنوان بخشی از مطالعه‌ی گسترده‌تر سیاه‌چاله‌های راه شیری بررسی و ستاره‌ی دوم را در فاصله‌ی تقریبا ۳۵۰۰ واحد نجومی از آن مشاهده کردند، شگفت‌زده شدند. در چنین فاصله‌ای که نزدیک به ۹۰ برابر مسافت بین پلوتو و خورشید است، بیش از ۷۰ هزار سال طول می‌کشد تا ستاره‌ی تازه‌کشف‌شده مدارش به دور وی۴۰۴ ماکیان را کامل کند.

در مرحله‌ی بعدی، پژوهشگرها حرکت‌های دو ستاره را در دهه‌ی گذشته مقایسه کردند و دریافتند که آن‌ها دقیقا همگام با یکدیگر حرکت می‌کنند. این یافته ثابت می‌کند ستاره‌ها از نظر گرانشی به یکدیگر و همچنین به سیاه‌چاله وی۴۰۴ ماکیان متصل هستند. به گفته‌ی پژوهشگرها، احتمال حرکت هماهنگ ستاره‌ها بدون اتصال گرانشی تقریبا یک در میلیون است.

این اولین بار نیست که پژوهشگرها تصور می‌کنند سیاه‌چاله‌ای سه‌گانه را یافته‌اند. آن‌ها در سال ۲۰۲۰، سیاه‌چاله‌ای احتمالی را در مدار دو ستاره در فاصله‌ی هزار سال نوری از زمین مشاهده کردند که می‌توانست نزدیک‌ترین سیاه‌چاله به زمین باشد. بااین‌حال، رصدهای بعدی نشان داد این منظومه در واقع سیستمی دوتایی حاوی یک «ستاره‌ی خون‌آشام» است که به آرامی گاز ستاره‌ی کوچک‌تر همراهش را می‌رباید.

اگر همان‌طور که پژوهشگرها گمان می‌کنند، سیاه‌چاله‌ی وی۴۰۴ ماکیان از طریق فروپاشی تدریجی شکل گرفته باشد، احتمالا در حدود چهار میلیارد سال گذشته و پس از دو ستاره‌ی دیگر منظومه متولد شده است.

طی سال‌های گذشته، پژوهشگرها این احتمال را مطرح کردند که فروپاشی تدریجی می‌تواند منشأ رایج‌تری برای سیاه‌چاله‌ها باشد. آن‌ها ابتدای سال جاری در پژوهشی نشان دادند که این مکانیزم می‌تواند عامل ناپدیدشدن ستاره‌هایی باشد که ستاره‌شناس‌ها اخیرا آن‌ها را گم کرده‌اند. یافته‌های جدید این مسئله را تأیید می‌کنند.