با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، ستارهشناسان یک سیاهچاله کلانجرم پرخور را کشف کردهاند که در دورهای از کیهان به نام «ظهر کیهانی» وجود داشته است؛ دورهای که حدود ۴ میلیارد سال پس از بیگبنگ رخ داد. این کشف میتواند نور بیشتری بر راز چگونگی رشد سیاهچالههای کلانجرم به اندازه میلیونها و حتی میلیاردها برابر جرم خورشید بتاباند.
این سیاهچاله بخشی از مجموعهای از اجسام است که تلسکوپ فضایی جیمز وب (جیدبلیواستی) در کیهان اولیه کشف کرده و به آنها «نقطههای قرمز کوچک» میگوید؛ لکههای نوری مرموزی که اخیراً و به لطف چشم فروسرخ فوقالعاده قدرتمند این تلسکوپ فضایی ۱۰ میلیارد دلاری آشکار شدهاند. با این حال، با جرمی معادل ۱۰۰ میلیون برابر جرم خورشید، هیچ چیز «کوچک» در مورد این سیاهچاله وجود ندارد و تیم کشفکننده آن را «بیآردی» نامیده است که مخفف نقطه قرمز بزرگ است.
سیاهچالهها خودشان هیچ نوری ساطع نمیکنند و در واقع هر نوری را به دلیل تأثیر گرانشی عظیمشان به دام میاندازند، اما زمانی که این غولهای کیهانی با انبوهی از ماده احاطه شوند و از آن تغذیه کنند، این ماده و جتهایی که از قطبهای سیاهچاله فوران میکنند، جسم بسیار برجسته و درخشانی به نام کوازار ایجاد میکنند. این اجسام را میتوان از فواصل بسیار دور مشاهده کرد؛ برای مثال، نور بیآردی ۱۰ میلیارد سال در راه زمین بوده است.
بیآردی در ناحیه آسمانی اطراف یک کوازار شناختهشده قبلی به نام جی۱۰۳۰+۰۵۲۴ (جی۱۰۳۰) رصد شد؛ این کوازار خود یک سیاهچاله کلانجرم در حال تغذیه است که حدود ۱۲.۵ میلیارد سال نوری از زمین فاصله دارد. این ناحیه از آسمان توسط ستارهشناسان – از جمله این تیم که از مؤسسه ملی اخترفیزیک (INAF) ایتالیا هستند – به خوبی مورد مطالعه قرار گرفته است. با این حال، تیم تحقیقاتی در حین تحلیل دقیق تصاویر و طیفهایی که با ابزار دوربین نزدیکفروسرخ (NIRCam) تلسکوپ جیدبلیواستی به دست آمده بود، منبع نوری غیرعادی را شناسایی کرد. نقطهای درخشان در فروسرخ که پیشتر توسط دادههای ایکس و سایر اطلاعات آشکار نشده بود.
«با شروع از تصاویر کالیبرهشده، کاتالوگی از منابع موجود در میدان تهیه شد. آنجا بود که بیآردی را متوجه شدیم: جسمی نقطهمانند و درخشان که با این حال ستاره نبود و در کاتالوگهای موجود ایکس و رادیویی ظاهر نشده بود»، فدریکا لوئیاکونو، رهبر تیم و پژوهشگر INAF، در بیانیهای به زبان ایتالیایی که ترجمه شده، گفت. «من طیف آن را تحلیل کردم که به ما درباره ترکیب شیمیایی و برخی ویژگیهای فیزیکی جسم اطلاعاتی میدهد.»
این کار ممکن است زیرا عناصر نور را در فرکانسهای خاص و مشخص جذب و ساطع میکنند. این یعنی عناصر «اثر انگشت» خود را در طولموجهای نور یا طیفها باقی میگذارند.
«ما سیگنالهای واضح هیدروژن را یافتیم – به ویژه خطی به نام پاسکن گاما، امضای نوری که حضور هیدروژن یونیزهشده را آشکار میکند – و هلیوم که در جذب نیز قابل مشاهده است»، لوئیاکونو گفت. «این جزئیات به ما اجازه داد تا فاصله بیآردی را تخمین بزنیم و کشف کردیم که نسبت به بیشتر نقطههای قرمز کوچک شناختهشده تا به امروز، نسبتاً به ما نزدیک است. همچنین از تحلیل طیف این منبع، توانستیم جرم سیاهچاله مرکزی را تخمین بزنیم: حدود ۱۰۰ میلیون برابر جرم خورشید.»
نقطههای قرمز کوچک اجسام بسیار فشرده با ویژگیهای طیفنگاری کنجکاو هستند. نظریههای ممکن متعددی در مورد این اجسام وجود دارد، از جمله پیشنهادی اخیر که آنها میتوانند طبقه جدیدی از اجسام آسمانی به نام «ستارههای سیاهچاله» باشند. یکی از نظریههای غالب این است که نقطههای قرمز کوچک، سیاهچالههای کلانجرم در حال تغذیه و رشد هستند. مشکل این مفهوم این است که ناحیه اطراف سیاهچالههای پرخور باید به شدت در ناحیه ایکس طیف الکترومغناطیسی ساطع کند، اما به نظر نمیرسد که این اتفاق برای نقطههای قرمز کوچک یا بیآردی بیفتد.
یک توضیح ممکن برای این پدیده این است که نقطههای قرمز کوچک، «دانههای» سیاهچالههای عظیم هستند که از آنها سیاهچالههای کلانجرم رشد میکنند و بنابراین هنوز توسط پوستههای ضخیم گاز و غبار پوشیده شدهاند؛ پوستههایی که تابش ایکس پرانرژی را جذب میکنند در حالی که نور فروسرخ کمانرژی را اجازه عبور میدهند.
اما حتی در میان نقطههای قرمز کوچک شناختهشده، بیآردی مثالی عجیب است.
«پیش از بیآردی، تنها دو نقطه قرمز کوچک دیگر با همان ویژگیهای طیفنگاری، از جمله خطوط هلیوم و پرتوهای پاسکن گاما، در این همان فاصله کیهانی شناختهشده بودند»، لوئیاکونو توضیح داد. «با مقایسه ویژگیهای طیفنگاری بیآردی با آن دو، شباهتهای قوی یافتیم: عرض خطوط، جذب، جرم سیاهچاله و چگالی گاز بسیار مشابه هستند. این امر ما را به این نتیجه رساند که بیآردی به خانواده همان نقطههای قرمز کوچک تعلق دارد.»
علاوه بر کشف بیآردی، این پژوهش میتواند نحوه تفکر دانشمندان از نقطههای قرمز کوچک و در نتیجه، رشد و تکامل سیاهچالههای کلانجرم را تغییر دهد. پیشتر تصور میشد که این اجسام با آغاز ظهر کیهانی حدود ۱۱ میلیارد سال پیش شروع به ناپدید شدن کنند. با این حال، این تیم محاسبهای انجام داد و فراوانی نقطههای قرمز کوچک را در دوران ظهر کیهانی تخمین زد و دریافت که آنها در این دوران کیهانی همچنان فراوان هستند.
«چالش اکنون گسترش مطالعه به تعداد بیشتری از الاردیهای نزدیک است که میتوانیم آنها را با جزئیات بیشتری نسبت به موارد دور مطالعه کنیم تا تصویری کاملتر بسازیم»، لوئیاکونو نتیجه گرفت. «جیدبلیواستی مرز جدیدی در اخترفیزیک برونقرهای گشوده و اجسامی را آشکار کرده که حتی مشکوک به وجودشان نبودیم و ما تازه در ابتدای این ماجراجویی هستیم.»
پژوهش این تیم در مجله اخترشناسی و اخترفیزیک منتشر شد.
دیدگاهتان را بنویسید