Credit: NASA via AP
کشف قدیمی‌ترین سیاهچاله جهان توسط تلسکوپ جیمز وب
تلسکوپ فضایی جیمز وب قدیمی‌ترین سیاه‌چاله‌ای را که تا به حال مشاهده شده را کشف کرد، یک هیولای باستانی با جرم ۱٫۶ میلیون برابر خورشید که ۱۳ میلیارد سال از عمر آن می‌گذرد.
تلسکوپ فضایی جیمز وب، که به لطف دوربین‌هایش می‌تواند به گذشته و آغاز جهان نگاه کند، یک سیاهچاله عظیم را که تنها ۴۴۰ میلیون سال پس از شروع جهان، در مرکز کهکشان نوزاد GN-z11 به وجود آمده است، را مشاهده کرد. این جسم عظیم کیهانی یکی از سیاهچالههای بی‌شماریست که در طلوع کیهانی از نظر وسعت به مقیاس‌های وحشتناکی رسیدند، دوره‌ای حدود ۱۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ که در طی آن جهان جوان به مدت یک میلیارد سال شروع به درخشش کرد.
اینکه گرداب‌های کیهانی پس از شروع جهان چگونه با سرعت در چنین مقیاسی بزرگ شدند، مشخص نیست. اما جستجو برای یافتن پاسخ می‌تواند چگونگی رشد شگفت انگیز سیاهچالههای کلان جرم امروزی را توضیح دهد. محققان یافته‌های خود را در اوایل سال جاری در پایگاه داده پیش‌چاپ arXiv منتشر کردند، اما این تحقیق هنوز مورد بررسی قرار نگرفته است.
روبرتو مایولینو (Roberto Maiolino) استاد اخترفیزیک دانشگاه کمبریج و نویسنده اصلی این مقاله گفت: سیاهچالهها در جهان اولیه نمی‌توانند به آرامی و به تدریج مانند بسیاری از سیاهچالههای امروزی رشد کنند، آنها باید تولد یا شکل گیری عجیب و رشد عجیبی را نیز تجربه کنند.
اخترشناسان معتقدند سیاهچالههای امروزی از فروپاشی ستارگان غول پیکر به وجود می آیند، اما جدا از چگونگی به وجود آمدن‌شان با تغذیه بی وقفه از گاز، غبار، ستاره‌ها و سایر سیاهچالهها رشد می‌کنند. مواد قبل از ورود به داخل سیاهچاله با سرعت بسیار در یک دیسک مارپیچی شکل (قرص برافزایشی) به دور آن می‌چرخند، در نتیجه این فرآیند گرما و نور تولید می‌شود، این نور توسط تلسکوپ‌ها مشاهده و شناسایی شده و آنها را به هسته‌های فعال کهکشانی (AGN) تبدیل می‌کند. قوی‌ترین هسته‌های فعال کهکشانی اختروش‌ها (Quasar) هستند، یک هستهٔ فعال به شدت نورانی که وابسته به یک کهکشان جوان است.
بیشتر بخوانید: اختروش چیست؟
از آنجایی که نور با سرعت ثابت در فضا حرکت می‌کند، دانشمندان هر چه عمیق‌تر به کیهان نگاه کنند نور بیشتری را در دوردست مشاهده و زمان دورتری را می‌بینند. اخترشناسان در این مطالعه برای شناسایی سیاهچاله، آسمان را با ابزارهای مادون قرمز میانی JWST و دوربین مادون قرمز نزدیک (MIRI) مشاهده و برای شکستن نور به فرکانس‌های جزئی از طیف نگارهای داخلی دوربین‌ها استفاده کردند.
با تجزیه این درخشش‌های ضعیف از اولین سال‌های کیهان، آنها یک جهش غیرمنتظره در بین فرکانس‌های موجود در نور پیدا کردند، نشانه‌ای کلیدی از اینکه مواد داغ اطراف یک سیاهچاله در حال تابش آثار ضعیفی از نور در سراسر جهان هستند. محبوب‌ترین توضیح در مورد چگونگی رشد سریع سیاهچالههای اولیه این است که آنها از فروپاشی ناگهانی ابرهای گازی غول‌پیکر تشکیل شده‌اند یا اینکه از ادغام بین توده‌هایی از ستاره‌ها و سیاهچالهها به وجود آمده‌اند.
با این وجود، ستاره شناسان این نظریه که برخی از این سیاهچالهها می‌توانند توسط سیاهچالههای فرضی «اولیه» که تصور می‌شود لحظاتی پس از (و در برخی نظریه ها حتی قبل از) آغاز جهان به وجود آمده‌اند، ایجاد شده باشند.
مایولینو می‌گوید: کاملا مشخص نیست که فروپاشی مستقیم تنها راه شکل گیری یک سیاهچاله باشد، زیرا برای وقوع آن به شرایط خاصی نیاز است. در این حالت به یک ابر اولیه با جرم ده هزار تا یک میلیون برابر خورشید که از عناصر سنگینی که توسط ستاره‌های اولیه اشباع شده باشند، نیاز است. در ادامه برای جلوگیری از سرد شدن خیلی سریع ابر و فروپاشی آن به ستاره‌های پرجرم، ابتدا باید به آن نور فرابنفش (احتمالاً از یک کهکشان یا سیاهچاله مجاور) تابیده شود. مایولینو در ادامه گفت: بنابراین برای شکل گیری چنین سیاه‌چاله‌ای به این شرایط عجیب و غریب نیاز است که در آن ابر اولیه با جذب مواد ستاره‌ای منفجر شده، غنی نمی‌شود بلکه در کنار کهکشان دیگری است که فوتون‌های زیادی تولید می‌کند. بنابراین ما لزوماً به دنبال یک سناریو نیستیم، در واقع دو یا چند مورد از آنها ممکن است دخیل باشند.
.
بیشتر بخوانید: سیاهچاله چیست و چه چیزی در درون آن وجود دارد؟