این سیاه‌چاله‌ها با نام‌های Gaia BH۱ و Gaia BH۲ در داده‌های جمع‌آوری‌شده توسط فضاپیمای گایا متعلق به آژانس فضایی اروپا(ESA) کشف شدند.

سیاه‌چاله Gaia BH۱ در فاصله ۱۵۶۰ سال نوری از زمین در جهت صورت فلکی مارافسای یا حوا(Ophiuchus) قرار دارد، در حالی که سیاه‌چاله Gaia BH۲ در فاصله ۳۸۰۰ سال نوری از زمین در صورت فلکی قنطورس(Centaurus) قرار دارد.

سیاه‌چاله ناحیه‌ای در فضا-زمان با گرانشی بسیار نیرومند است که هیچ چیز حتی ذرات و تابش‌های الکترومغناطیسی مانند نور نمی‌توانند از میدان گرانش قدرتمند آن بگریزند. نظریه نسبیت عام آلبرت اینشتین بیان می‌کند که یک جرم به اندازه کافی فشرده شده می‌تواند سبب تغییر شکل و خمیدگی فضا-زمان و تشکیل سیاه‌چاله شود. مرز این ناحیه از فضا-زمان که هیچ چیزی پس از عبور از آن نمی‌تواند به بیرون برگردد را «افق رویداد» می‌نامند.

صفت «سیاه» در نام سیاه‌چاله برگرفته از این واقعیت است که همه‌ی نوری را که از افق رویداد آن می‌گذرد به دام می‌اندازد. از سوی دیگر نیز نظریه «میدان‌های کوانتومی در فضا-زمان خمیده» پیش‌بینی می‌کند که افق‌های رویداد نیز تابشی به نام تابش هاوکینگ گسیل می‌کنند که طیف آن همانند طیف جسم سیاهی است که دمای آن با جرمش نسبت وارونه دارد. میزان دما در مورد سیاهچاله‌های ستاره‌ای در حد چند میلیاردم کلوین است و از این رو ردیابی آن دشوار است.

از نظر کیهانی، هر دوی این سیاهچاله‌های تازه کشف شده در حیاط خلوت زمین قرار دارند.

با این حال، این تنها نزدیکی این سیاه‌چاله‌ها به زمین نیست که آنها را خارق‌العاده می‌کند، بلکه ستارگان در فواصل بسیار دورتر از آنچه قبلاً در سایر جفت ستاره‌های همدم سیاه‌چاله‌ها مشاهده شده بود، به دور آنها می‌چرخند.

کریم البدری رهبر تیم اکتشاف از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان در ماساچوست و موسسه نجوم ماکس پلانک در آلمان می‌گوید: آنچه این گروه جدید از سیاه‌چاله‌ها را از سیاه‌چاله‌هایی که قبلاً درباره آنها می‌دانستیم، متمایز می‌کند، جدایی گسترده آنها از ستاره‌های همراهشان است.

وی افزود: سامانه‌های ستاره‌ای «عادی» همراه با سیاه‌چاله، دوتایی پرتوی ایکس نامیده می‌شوند و معمولاً در طیف پرتوهای پرانرژی ایکس و گسیل‌های رادیویی، درخشان هستند. این امر یافتن آنها را آسان‌تر از سیاه‌چاله‌هایی می‌کند که ماده را نمی‌بلعند و بنابراین انفجارهای قدرتمندی از انرژی ساطع نمی‌کنند.

وی ادامه داد: سیاه‌چاله‌های Gaia BH۱ و Gaia BH۲ کاملاً تاریک هستند و از طریق اثر گرانشی که روی ستاره‌های همراه خود دارند، شناسایی شدند.

البدری توضیح داد: این سیاه‌چاله‌ها احتمالاً تاریخ شکل‌گیری کاملاً متفاوتی با دوتایی‌های پرتوی ایکس دارند. ما مشکوک بودیم که این سیاه‌چاله‌ها در منظومه‌های وسیع‌تری وجود داشته باشند، اما مطمئن نبودیم که چگونه شکل می‌گیرند. کشف آنها به این معنی است که ما باید نظریه‌های خود را در مورد تکامل سامانه‌های ستاره‌ای دوتایی تطبیق دهیم، زیرا هنوز مشخص نیست که این سامانه‌ها چگونه شکل می‌گیرند.

گایا گزینه‌ای ایده‌آل برای مشاهده سیاه‌چاله‌های نامرئی

گایا قادر به انجام چنین اکتشافاتی است، زیرا می‌تواند موقعیت و حرکت میلیاردها ستاره را در پس زمینه آسمان اندازه‌گیری کند. به گفته پژوهشگران، ردیابی این حرکت ستاره‌ای با دقت بسیار به تأثیرات گرانشی اعمال شده بر این ستارگان از ستارگان دیگر، سیارات در حال گردش و سیاه‌چاله‌ها اشاره دارد.

تیمو پروستی، دانشمند پروژه ESA Gaia می‌گوید: دقت داده‌های گایا برای این کشف ضروری بود. سیاه‌چاله‌ها با مشاهده تکان‌های کوچک ستاره همراه خود در حین چرخش به دور آن پیدا شدند که هیچ ابزار دیگری قادر به انجام چنین اندازه‌گیری نیست.

مشاهدات گایا با اندازه‌گیری حرکت هر ستاره همراه که توسط رصدخانه‌های دیگر انجام شده بود، پشتیبانی می‌شد. به عنوان مثال، تحقیقات بعدی روی Gaia BH۲ با رصدخانه پرتوی ایکس چاندرا متعلق به ناسا و تلسکوپ رادیویی MeerKAT واقع در آفریقای جنوبی هیچ نور قابل تشخیصی را از این سیاه‌چاله نشان نداد.

ایوت سندس عضو تیم اکتشاف از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان می‌گوید: اگرچه ما چیزی مشاهده نکردیم، اما این اطلاعات فوق‌العاده ارزشمند است، زیرا چیزهای زیادی در مورد محیط اطراف سیاه‌چاله به ما می‌گوید.

وی افزود: ذرات زیادی وجود دارد که از ستاره همراه به شکل باد ستاره‌ای خارج می‌شوند، اما چون ما هیچ نور رادیویی ندیدیم، این به ما می‌گوید که سیاه‌چاله یک بلعنده بزرگ نیست و ذرات زیادی از افق رویداد آن عبور نمی‌کنند. ما در حال حاضر نمی‌دانیم چرا اینطور است، اما می‌خواهیم دلیل آن را کشف کنیم.

این تیم اکنون تلاش خواهد کرد تا سامانه‌های دوتایی سیاه‌چاله‌هایی را که به‌طور گسترده‌تر از هم جدا شده‌اند، در داده‌های بعدی از گایا که قرار است در سال ۲۰۲۵ منتشر شود، کشف کنند. این داده‌های جدید براساس مشاهدات ۶۶ ماهه خواهد بود و اطلاعات دقیق‌تری در مورد حرکت ستارگان ارائه می‌کند.

سندس می‌گوید: این بسیار هیجان انگیز است، زیرا اکنون می‌دانیم که این نوع سیاه‌چاله‌ها در مدارهای گسترده در فضا رایج هستند. رایج‌تر از دوتایی‌ها در جایی که سیاه‌چاله و ستاره به یکدیگر نزدیکتر هستند. اما مشکل در تشخیص آنهاست. خبر خوب این است که گایا هنوز در حال ثبت اطلاعات است و انتشار داده‌های بعدی آن حاوی تعداد زیادی از این ستاره‌ها با همراهان مرموز سیاه‌چاله‌ای آنهاست.