جست‌وجوی سیاه‌چاله‌های «سرگردان» در کهکشان‌های کوتوله
پیگیری سیاه‌چاله‌ها در مرکز کهکشان‌های کوتوله کار دشواری است. بخشی از این دشواری به این دلیل است که این سیاه‌چاله‌ها تمایل دارند «سرگردان» شوند و در مرکز کهکشان قرار نمی‌گیرند. تعداد زیادی کهکشان وجود دارند که ممکن است چنین سیاه‌چاله‌ای در آن‌ها باشد، اما تا به حال به دلیل کمبود داده‌ها نتوانسته‌ایم حضورشان را تأیید کنیم. مقاله جدیدی از میگان استرم، استاد دانشگاه ایالتی مونتانا و همکارانش، داده‌های بیشتری از تلسکوپ‌های چاندرا و هابل را برای دوازده کاندیدای احتمالی هسته فعال کهکشانی (AGN) کهکشان‌های کوتوله بررسی کرد. آن‌ها توانستند تنها سه مورد را تأیید کنند که نشان‌دهنده دشواری در شناسایی این سیاه‌چاله‌های عظیم سرگردان است.
چرا یافتن سیاه‌چاله‌ها در مرکز کهکشان‌ها مهم است؟ سیاه‌چاله‌های اولیه می‌توانستند «بذرهای» کهکشان‌ها را شکل دهند. با این حال، کهکشان‌های بزرگ مانند راه شیری ما، مرتبا ادغام شده‌اند که تاریخچه تکاملی سیاه‌چاله‌های ابر‌جرم در مرکزشان را مخفی کرده است. در مقابل، کهکشان‌های کوتوله تغییرات کمتری را پشت سر گذاشته‌اند، بنابراین سیاه‌چاله‌های آن‌ها بیشتر شبیه به آنچه در اوایل عمر جهان تصور می‌شود، هستند و به ستاره‌شناسان این امکان را می‌دهد تا محدودیت‌های بیشتری برای شکل‌گیری این بذرهای کهکشانی اعمال کنند.
فرآیند سرگردانی این سیاه‌چاله‌ها نیز جالب است. برخی شبیه‌سازی‌ها از کهکشان‌های کوتوله پیش‌بینی می‌کنند که تا ۵۰٪ از سیاه‌چاله‌های مرکزی این کهکشان‌ها ممکن است از مرکز خود جابجا شده باشند. این جابجایی می‌تواند به دلیل ادغام (که حتی در برخی کهکشان‌های کوتوله کوچک نیز رخ می‌دهد) باشد، به‌طوری‌که سیاه‌چاله به‌صورت گرانشی از مرکز «پرت» می‌شود، یا شاید ناشی از خود فرآیند شکل‌گیری آن باشد. این سیاه‌چاله‌ها ممکن است در ابرهای گازی شکل گرفته باشند که از ابتدا در مرکز کهکشان نبوده‌اند، و گاز و گرد و غبار اطرافشان یا زمان کافی برای سازگار شدن با نیروی جاذبه‌شان نداشته‌اند یا در یک رقص گرانشی ناپایدار گرفتار شده‌اند که در آن سیاه‌چاله هرگز به‌طور واقعی در مرکز کهکشان قرار نخواهد گرفت.
فریزر به بررسی جدال این می‌پردازد که آیا سیاه‌چاله‌های فوق‌جرم پیش از کهکشان‌هایشان به وجود آمده‌اند یا برعکس.
برای یافتن این غول‌های ناپیدا، نویسندگان داده‌های چاندرا و هابل را برای ۱۲ کهکشان کوتوله که با استفاده از آرایهٔ رادیویی بزرگ (VLA) کشف شده بودند، بررسی کردند. این کهکشان‌ها از میان فهرست ۱۱۱ کهکشان کوتوله به‌دلیل داشتن سیگنال‌های رادیویی که شبیه به سیاه‌چاله‌های جذب‌کننده هستند، به‌عنوان «رادیویی‌انتخاب‌شده» شناخته شدند، هرچند ممکن است این سیگنال‌ها به‌دلیل تشکیل ستارگان عادی نیز ایجاد شده باشند. نویسندگان قصد داشتند منبع این سیگنال‌ها را شناسایی کنند و وجود این سیاه‌چاله‌ها را تأیید یا رد کنند.
از میان ۱۲ مورد، نویسندگان تنها توانستند سه تا را با استفاده از «شواهد چندطیفی» شامل سیگنال‌های قوی در باندهای رادیویی (VLA)، ایکس‑ری (چاندرا) و نوری (هابل) تأیید کامل کنند، هرچند حتی در این موارد تأیید شده، همه به‌طور یکسان در هر سه باند درخشان نبودند. یکی از آن‌ها (که به‌عنوان «ID 26» در فهرست بزرگ‌تر کاندیداهای AGN شناخته می‌شود) تنها موردی بود که در هر سه باند به‌عنوان «درخشان» تأیید شد. دیگری (ID 82) فقط در باند ایکس‑ری قابل‌توجه بود، به این معنی که نور نوری آن احتمالاً توسط گاز و گرد و غبار پوشیده شده است، اگرچه مطالعات دیگر خطوط «کرونال»ی نشان داده‌اند که این یک سیاه‌چاله جذب‌کننده است. در مقابل، ID 83 در باند ایکس‑ری بسیار درخشان بود و باندهای نوری آن با ویژگی‌های یک سیاه‌چاله سازگار بودند.
در این مجموعه دو منبع «تقلبی» وجود داشت که در ابتدا به‌نظر می‌آمدند می‌توانند AGN باشند، اما نویسندگان دلایل دیگری برای درخشندگی آن‌ها یافتند. ID 64 یک منبع نوری بسیار درخشانی داشت که از مرکز کهکشان‌اش جابجا شده بود، اما پس از مقایسهٔ ردشیفت کهکشان با منبع نوری با داده‌های رصدخانه پالومار، مشخص شد این منبع نوری در حقیقت یک کهکشان پس‌زمینه است که با کهکشان کوتولهٔ پیش‌زمینه هم‌راست می‌شود. به‌عبارت دیگر، AGN کهکشان پس‌زمینه باعث شد به‌نظر برسد این منبع در کهکشان پیش‌زمینه «سرگردان» است، هرچند هشت میلیارد سال قدیمی‌تر و در نتیجه دورتر است.
تعداد کهکشان‌های موجود در کیهان هنوز یک سؤال بی‌پاسخ است. فریزر نکاتی دربارهٔ تلاش برای یافتن پاسخی به این سؤال ارائه می‌دهد.
سازش نادرست دیگری، ID 92 بود. داده‌های هابل نشان دادند که سیگنال رادیویی حاصل از این کهکشان با یک ناحیهٔ پر‌فعال شکل‌گیری ستارگان هم‌راست بود. تجزیه و تحلیل بیشتر داده‌ها نشان داد که منبع رادیویی احتمالاً ناشی از یک «پستکل ستاره‌ای» است، نه یک AGN.
همچنان ۷ منبع رادیویی دیگر باقی می‌ماند که در باندهای ایکس‑ری یا نوری شناسایی نشده‌اند و توضیح واضحی برایشان وجود ندارد. در علم، عدم تأیید گاهی سبب پیدایش نظریه‌های جدید می‌شود و همین‌جا صدق می‌کند. نویسندگان بر این باورند که سه تا از کاندیداهای «شبحی» واقعاً منبع پس‌زمینه هستند، عمدتاً به‌دلیل جابجایی بسیار زیادشان از مرکز کهکشان. یک شبح خاص (ID 65) ممکن است در واقع منبعی برای یک انفجار رادیویی سریع (FRB) باشد که منشأ آن هنوز مورد بحث است.
این نظریه‌ها تا زمان دسترسی به زمان مشاهده در تلسکوپ قدرتمندتری مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) حل نخواهند شد. این تلسکوپ به‌زودی تصمیم می‌گیرد زمان مشاهدات پنجمین سالش را به کدام پروژه اختصاص دهد و هنوز روشن نیست آیا تیم دانشگاه ایالتی مونتانا پیشنهادی برای پیگیری این سرگردان‌های شبحی ارائه کرده‌اند یا نه. حتی اگر چنین پیشنهادی ارائه نشده باشد، خود مقالهٔ جدید گامی به جلو در مسیر کشف این پیوندهای جالب با دوران اولیهٔ جهان است.
اطلاعات بیشتر:
م. ر. استرم و همکاران – مشاهدات چاندرا و HST از کاندیداهای سیاه‌چاله‌های عظیم «سرگردان» که رادیویی‌انتخاب‌شده‌اند در کهکشان‌های کوتوله
UT – این سیاه‌چاله سرگردان مرکز کهکشانی خود را ترک کرده است
UT – یک کهکشان کوتولهٔ نزدیک سیاه‌چاله‌ای با جرم شگفت‌انگیز در قلب خود دارد
UT – کهکشان‌های کوتوله ممکن است پاسخ‌های مناظرهٔ مادهٔ تاریک را فراهم کنند