شناخت کاندیدای همتا۱ در محدوده‌ی نور مرئی، کمک مهمی در شناخت منابع پرتوایکس بسیاردرخشان می‌کند. درخشندگی این منابع پرتوایکس تا ۱۰ ۳۹ ارگ بر ثانیه نیز بالا می‌رود. منابع پرتوایکس بسیاردرخشان به احتمال زیاد سیاهچاله‌های با جرم متوسط۲ یا سیاهچاله‌های با جرم ستاره‌ای۳ هستند. M82 X-1 یکی از این منابع است که به احتمال زیاد یک سیاهچاله‌ی با جرم متوسط است. همتای اپتیکی می‌تواند در تشخیص هویت این گونه منابع کمک کند. رنگ و قدر همتای اپتیکی می‌تواند به تشخیص نوع سیاهچاله، و بررسی طیف‌سنجی اپتیکی می‌تواند به تخمین جرم سیاهچاله کمک کند. تاکنون تلاش‌های زیادی برای کشف همتای اپتیکی M82 X-1 شده است. در اولین مشاهدات گزارش شده است که این منبع با یک خوشه‌ی ستاره‌ای پرجرم جوان (MGG 11) همراه است، اما با اخترسنجی‌های بیشتر توسط ابزار مختلف سوار بر تلسکوپ هابل، برخی از منجمان اظهار کرده‌اند که این خوشه‌ی کهکشانی از M82 X-1 فاصله دارد و همتای اپتیکلی دیگری برای آن پیدا نکرده‌اند. در این مقاله، با استفاده از داده‌های هابل، اخترسنجی و نورسنجی دقیقی از M82 X-1 انجام شده است و دو همتای اپتیکی شناسایی شده‌اند.
شکل ۱. سمت چپ: تصویر تلسکوپ فضایی هابل از M82 X-1 و اطرافش. دایره‌ی نشان‌داده‌شده شعاعی برابر ۰.۴ ثانیه‌ی قوسی دارد که مکان تصحیح‌شده‌ی پرتوایکس را در اطراف منبع نشان می‌دهد. مربع، محدوده‌ی ۲ در ۲ ثانیه‌ی قوسی را نشان می‌دهد. علامت به‌علاوه نیز محل خوشه‌ی ستاره‌ای MGG 11 را نشان می‌دهد. سمت راست: رنگ‌های غیرواقعی که نشان‌دهنده‌ی فیلترهای مختلف هستند. شش دایره‌ی کوچ که با حروف A تا F نشان داده شده‌اند، شعاعی برابر با ۰.۰۵ ثانیه‌ی قوسی دارند و شش منبع نقطه‌ای کاندید را نشان می‌دهند.
برای تعیین دقیق محل M82 X-1 در تصاویر اپتیکی، از روش تطبیق اجرام شناخته‌شده در مشاهدات هابل و چاندرا استفاده شده است و از مساحی دیجیتال آسمان اسلون۴ نیز استفاده شده است (لیست کامل اجرام جفت‌شده در جدول ۱ مقالهی اصلی آمده است). شکل ۱ نشان می‌دهد که M82 X-1 پشت خوشه‌ی MGG 11 قرار دارد و ۶ منبع نقطه‌ای که با حروف A تا F نشان داده شده‌اند، درون دایره‌ی خطایی به شعاع ۰.۴ ثانیه‌ی قوسی منبع اصلی، کاندیدهای ستاره‌ی همراهند.
برای هر یک از این ۶ منبع، نورسنجی انجام شده است و نور پس‌زمینه به دقت از مشاهدات حذف شده است. برای جزییات انجام نورسنجی می‌توانید به بخش ۲.۲ و جدول ۲ در مقالهی اصلی رجوع کنید. با استفاده از نورسنجی تلسکوپ فضایی هابل، توزیع طیفی انرژی این ۶ جرم به دست آمده است که در شکل ۲، توزیع دو کاندید A و F (که گزینه‌های بهتری برای کاندیدای همتای اپتیکی هستند) رسم شده است. هم‌چنین توزیع طیفی انرژی یک خوشه‌ی کهکشانی نزدیک (MGG 6) جهت مقایسه رسم شده است که شیب تندتری دارد و تمایل بیشتری به منحنی قرمز نشان می‌دهد که به دلیل تعداد ستاره‌های کوتولهی آن است. باند قرمز مربوط به دو جرم A و F همانند اجرام ستاره‌ای، منحنی کم‌شیب‌تری دارند. هم‌چنین، توزیع طیفی انرژی MGG 6 قدر روشن‌تر و رنگ قرمزتری نسبت به هر ۶ جرم بررسی‌شده دارد. این تفاوت‌ها احتمال این را مطرح می‌کنند که این ۶ جرم، منابع ستاره‌ای هستند و نمی‌توانند خوشه‌های عظیم ستاره‌ای باشند. محققان این مقاله با بررسی دقیق طیف انرژی این ۶ جرم، به این نتیجه می‌رسند که آن‌ها غول‌های بسیار بزرگ یا همان ابرغول هستند.
شکل ۲. توزیع طیفی انرژی منبع A (سمت چپ) و منبع F (سمت راست). دایره‌های مشکی، نماینده‌ی قدر ظاهری منبع A یا F و ستاره‌ها نشان‌دهنده‌ی خوشه‌ی ستاره‌ای نزدیک MGG 6 هستند. منحنی‌های قرمز و آبی نشان‌دهنده‌ی طیف دو ابرغولند.
این دو منبع A و F شار زیادی نسبت به طیف اپتیکی در تابش آلفای هیدروژن نشان می‌دهند. به طور کلی، تابش آلفای هیدروژن می‌تواند از مناطق H II، سحابی‌های سیاره‌ای یا قرص برافزایشی ناشی شود. هردوی مناطق H II و سحابی سیاره‌ای، تابش قابل توجهی نیز در S II دارند که از هیچ‌کدام از منابع A یا F مشاهده نشده است. درنتیجه، به احتمال زیاد تابش آلفای هیدروژن منابع A و F توسط یک قرص برافزایشی به وجود آمده‌اند. این بدین معنی است که یکی از این دو منبع، کاندید همتای اپتیکی M82 X-1 است. سناریوی ابرغول‌بودن ستاره‌ی همراه با دوره‌ی تناوب مداری ۶۲ روزه‌ی M82 X-1 نیز تطابق دارد. مشاهدات طیف‌سنجی بادقت بیشتر و کیفیت بالاتر برای تشخیص این‌که کدام یک از این دو کاندید، همتای M82 X-1 هستند، لازمند.
(۱) counterpart
(۲) intermediate mass black holes
(۳) stellar mass black holes
(۴) sloan digital sky survey
عنوان اصلی مقاله: Two Optical Counterpart Candidates of M82 X-1 from HST Observations
نویسندگان: Song Wang, et al.
این مقاله برای چاپ در نشریه‌ی ApJL پذیرفته شده است.
لینک مقالهی اصلی: http://arxiv.org/abs/1510.00233
گردآوری: آزاده کیوانی
