ناسا انیمیشنی منتشر کرده است که ابعاد سیاهچالههای کلان‌جرم را نشان می‌دهد. سیاهچاله کلان‌جرم، بزرگترین نوع سیاهچاله در کهکشان‌هاست که گمان می‌رود در مرکز تقریبا همه کهکشان‌ها از جمله کهکشان راه شیری یافت شود. کوچک‌ترین سیاهچاله کلان‌جرم، جرمی حدود ۱۰۰ هزار برابر خورشید دارد و بزرگترین آن‌ها نیز می‌تواند به چند ده میلیارد برابر خورشید برسد!
اندازه‌گیری‌های مستقیم که البته اکثر آن‌ها به لطف تلسکوپ فضایی هابل انجام شده‌اند، حضور بیش از ۱۰۰ سیاهچاله کلان‌جرم را تایید می‌کند. البته توجه داشته باشید که این‌ها تنها موارد مشاهده‌شده هستند و تعداد سیاهچالههای کلان‌جرم موجود در جهان مشخص نیست.
جرمی اشنیتمن (Jeremy Schnittman)، از مرکز پرواز فضایی گادرد (Goddard Space Flight Center) ناسا، معتقد است وقتی دو کهکشان با هم برخورد می‌کنند، بسیاری از سیاره‌ها و ستاره‌ها از مدارهای اصلی خود خارج شده و برخوردهای شدیدی رخ می‌دهد. بزرگترین برخورد به سیاهچالههای مرکزی کهکشان‌ها مربوط می‌شود. این اتفاق کاملا رایج است و مثلا کهکشان راه شیری و کهکشان آندرومدا (Andromeda) نیز ۴/۵ میلیارد سال دیگر با هم برخورد می‌کنند.
اجزای سیاهچالهها
البته ناگفته نماند که ابعاد سیاهچالهها متناسب با جرم فوق‌العاده زیاد آن‌ها نیست؛ آن‌ها متراکم‌ترین اجرام کیهان هستند. تراکم جرم در سیاهچاله آن‌قدر بالاست که دانشمندان برای توصیف نظری آن‌ها از نقطه‌ای یک بعدی با چگالی بی‌نهایت به نام تکینگی (Singularity) استفاده می‌کنند. همین چگالی بسیار زیاد باعث می‌شود که بافت فضا زمان در یک کره بسته خم شود. وقتی وارد مرز این فضا شوید، دیگر بازگشتی وجود ندارد. این مورد حتی در رابطه با بزرگترین اجرام جهان هستی صدق می‌کند.
در همین رابطه بخوانید: بزرگترین افسانه در مورد سیاهچاله که مردم آن را باور کرده‌اند!
در واقع وقتی ناسا در انیمیشن خود به ابعاد یک سیاهچاله کلان‌جرم اشاره می‌کند، منظور همان مرز سیاهچاله یا افق رویداد (Event Horizon) آن است. اندکی پیش از افق رویداد دیسک داغی شکل می‌گیرد. این دیسک داغ به خاطر گرمای زیاد می‌درخشد و افق رویداد را مشخص می‌کند. هرچقدر یک سیاهچاله بزرگ‌تر باشد، شعاع شوارتزشیلد (Schwarzschild Radius) آن بزرگ‌تر خواهد بود. این میزان فاصله بین مرکز سیاهچاله با افق رویداد است.
به عنوان مثال اگر در انیمیشن ناسا سیاهچاله‌ای به جرم خورشید وجود داشت، شعاع شوارتزشیلد آن به تنها ۲/۹۵ کیلومتر می‌رسید. تا آنجایی که می‌دانیم کوچک‌ترین سیاهچالهها با جرمی حدود ۵ برابر جرم خورشید شکل می‌گیرند. آن‌ها نتیجه فروپاشی هسته یک ستاره بزرگ در پایان عمر طولانی‌اش هستند و سیاهچاله ستاره‌ای (Stellar Black Hole) نامیده می‌شوند. ابعاد این دسته از ستاره‌ها حداکثر برابر با ۶۵ جرم خورشیدی است.
سیاهچاله کلان‌جرم
انیمیشن ناسا از سیاهچالههای بزرگ‌تر مثل سیاهچاله‌ای که درون کهکشان کوتوله J1601+3113 قرار دارد، شروع می‌کند. جرم این سیاهچاله ۱۰۰ هزار برابر خورشید است و شعاع شوارتزشیلد آن نیز تقریبا اندکی کمتر از نصف خورشید می‌شود. سایه سیاهچاله به فضای اطراف افق رویداد نیز گسترش پیدا می‌کند و در نتیجه منطقه‌ای تاریک دو برابر ابعاد اصلی سیاهچاله ایجاد خواهد شد.
بدین ترتیب در انیمیشن ناسا در رابطه با سیاهچالههای کلان‌جرم سایه اول تقریبا هم‌اندازه با خورشید است. همچنین در این ویدیو شاهد سیاهچاله کلان‌جرم کهکشان راه شیری یعنی کمان ای* (Sagittarius *A) نیز هستیم. جرم این سیاهچاله ۴/۳ میلیون برابر خورشید است. پس از آن نوبت به سیاهچاله *M87 می‌رسد که جرمی معادل ۵/۳۷ برابر خورشید دارد و اولین تصویر بشر از یک سیاهچاله نیز از آن گرفته شده است.
کمی جلوتر شاهد حضور دو سیاهچاله در مرکز کهکشان NGC 7727 هستیم. این کهکشان از ترکیب دو کهکشان ایجاد شده است و به همین خاطر دو سیاهچاله را در قلب خود دارد. جرم یکی از آن‌ها ۱۵۴ میلیون برابر خورشید است و جرم دیگری به ۶/۳ میلیون برابر خورشید می‌رسد. تردیدی وجود ندارد که این دو سیاهچاله در نهایت با همدیگر ادغام خواهند شد و یک سیاهچاله غول‌پیکر را شکل می‌دهند.
وجود این دو سیاهچاله باعث شده که دانشمندان نظریه ادغام سیاهچالهها برای شکل‌گیری سیاهچالههای بزرگ‌تر را مطرح کنند. به گفته اخترشناسان این رویداد حیرت‌انگیز باعث ایجاد امواج گرانشی شدیدی خواهد شد. هرچند فرکانس آن‌ها پایین است و فناوری کنونی بشر نمی‌تواند آن‌ها را اندازه‌گیری کند.
پیش‌تر دانشمندان گمان می‌کردند که از نظر تئوری یک سیاهچاله نمی‌تواند بیشتر از ۵۰ میلیارد برابر جرم خورشید باشد. در سال ۲۰۰۴ ابعاد یک غول واقعی در کیهان به نام TON-618 مشخص شد که ۶۶ میلیارد برابر خورشید جرم داشت و تمامی پیش‌بینی‌های اخترشناسان را رد کرد. با این جرم شعاع شوارتزشیلد آن به ۱۳۰۰ واحد نجومی می‌رسد.
برای مقایسه جالب است بدانید هر واحد نجومی تقریبا ۱۵۰ میلیون کیلومتر است که باعث می‌شود شعاع شوارتزشیلد آخرین سیاهچاله انیمیشن ناسا به ۱۹۵ میلیارد کیلومتر می‌رسد. مدار پلوتو تنها ۴۰ واحد نجومی است که یعنی این سیاهچاله می‌تواند حتی از فاصله فوق‌العاده زیادی کل منظومه شمسی را ببلعد. خوشبختانه نور ساطع‌شده از دیسک داغ اطراف آن فاصله ۱۰/۸ میلیارد سال نوری را با زمین نشان می‌دهد. بدین ترتیب فعلا این گوشه از جهان را خطری تهدید نمی‌کند.