جزئیات روشی ساده برای تخمین زدن جرم سیاهچالهها
دانشمندان دانشگاه صنعتی سوینبرن استرالیا و دانشگاه مینه‌سوتا، روشی ابداع کرده‌اند تا حتی کودکان دبستانی با نگاه کردن به کهکشانی مارپیچی، جرم سیاهچالهی مرکزی نهفته‌ی آن‌را تخمین بزنند. این تحقیق که توسط شورای تحقیقات استرالیا حمایت شده است در مجله‌ی Monthly Notices of the Royal Astronomical Society منتشر شده است.
با توجه به اینکه سیاهچالهها هیچ نور قابل مشاهده‌ای از خود ساطع نمی‌کنند، از طریق رصد ستارگان و گازهایی که اطراف آنان می‌چرخند، میزان بزرگی سیاهچاله را تخمین می‌‌زنند. حال تحقیقی جدید بر اساس این اندازه‌گیری‌ها از پیش موجود نشان داده است که جرم سیاهچاله را می‌توان به درستی و از طریق بازوهای کهکشان میزبان تخمین زد.
نزدیک به یک قرن پیش، «جیمز جین» و «ادوین هابل» متوجه شدند کهکشان‌های مارپیچی با برآمدگی مرکزی بزرگ، دارای بازوهای جمع شده هستند؛ در حالی که در کهکشان‌های مارپیچی با برآمدگی مرکزی کوچک‌تر بازوها بازتر هستند. از آن زمان تاکنون، صدها هزار کهکشان مارپیچی با توجه به بازوهای مارپیچی آن‌ها در گروه‌های Sa,Sb,Sc,Sd دسته‌بندی شده‌اند.
پروفسور «مارک سیگار»، استاد دانشکده‌ی علوم و مهندسی سنسون دانشگاه مینه‌سوتا و نویسنده‌ی همکار این تحقیق حدود یک دهه‌ی پیش، رابطه‌ی بین جرم سیاهچالهی مرکزی و میزان گشودگی بازوهای مارپیچی کهکشان را کشف کرد.
دکتر «بنجامین دیویس» و پروفسور «آلیستر گراهام»، از مرکز اخترفیزیک و ابرکامپیوتر سوینبرن، پژوهش مربوط به بازنگری ارتباط بین جرم سیاهچاله و هندسه‌ی بازوی مارپیچی را رهبری می‌کنند. محققان پس از تجزیه و تحلیل نمونه‌ای بزرگتر از کهکشان‌ها که توسط آرایه‌ای از تلسکوپ‌های فضایی تصویربرداری شده بودند، رابطه‌ای بسیار قوی مشاهده کردند که بر اساس آن سیاهچالهی با جرم کمتر با بازوهای مارپیچی گشوده در ارتباط هستند.
دکتر دیویس می‌گوید: «رابطه‌ی قوی دیده شده قابل مقایسه با روش‌های مورد استفاده‌ی دیگر، برای پیش‌بینی جرم سیاهچالهها است. حال هر کسی می‌تواند به تصویری از کهکشان مارپیچی نگاه کند و به سرعت جرم سیاهچالهی آن‌را تخمین بزند.»
این پژوهش با توجه به اینکه دیسک‌های کهکشان میزبان الگوی مارپیچی است، رابطه‌ی کمتر شناخته شده‌ی بین دیسک کهکشان و سیاهچاله را پررنگ می‌کند. علاوه بر آن، این پژوهش امکان تخمین زدن جرم سیاهچاله در دیسک‌های کهکشانی خالص و بدون برآمدگی ستاره‌ای را فراهم می‌کند. دکتر دیویس می‌گوید: «این بدان معنا است که سیاهچالهها و دیسک‌های کهکشان میزبان می‌بایست باهم تکامل یابند. در حال حاضر مساله‌ی تخمین جرم سیاهچالهها در کهکشان‌های مارپیچی، به سادگی امکان‌پذیر شده است.»
پروفسور گراهام می‌گوید: «مهم‌تر از همه، این رابطه به یافتن سیاه‌چاله‌های با جرم متوسط برابر با ۱۰۰ تا ۱۰۰،۰۰۰ برابر جرم خورشید کمک خواهد کرد. وجود این سیاهچالهها حدس زده شده است، اما تاکنون رصد نشده‌اند. این سیاهچالهها از هر ستاره‌ای بزرگتر هستند؛ اما از سیاه‌چاله‌های ابرسنگین که در کهکشان‌های بزرگ بوده و بیلیون‌ها بار بزرگتر از خورشید هستند، کوچکترند.»
ستاره‌شناسان با همکاری محققان مرکز استرالیایی OzGrav در تلاش هستند تا این سیاهچالهها را شکار کرده و آثار امواج گرانشی آن‌ها را بررسی کنند. آن‌ها درچارچوب فضا زمان انیشتین، موج ایجاد می‌کنند که برای اولین بار با همکاری LIGO و Virgo در سال ۲۰۱۶ اعلام شد.
