کلان‌شهرهای گیتی زیر ذره‌بین جیمز وب: سیاه‌چاله‌ها کهکشان‌ها را می‌بلعند؟

خوشه‌های کهکشانی: کلان‌شهرهای گیتی

خوشه‌های کهکشانی، که به نوعی می‌توان کلان‌شهرهای گیتی نامیدشان، سکونت‌گاه انبوهی از کهکشان‌های بیضویِ غول‌پیکر هستند؛ جاهایی که انگار دوران رشدشان را پشت سر گذاشته و دیگر ستاره‌ای در آن‌ها متولد نمی‌شود. اما هنوز هم برای دانشمندان سوال است که چه چیزی این فرآیند ستاره‌زایی را متوقف کرده. در یک تحقیق تازه، پژوهشگران با کمک تلسکوپ فضایی جیمز وب، به سراغ بررسی یک نمونه‌ی اولیه از این خوشه‌ها رفتند تا نقش سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم را در این توقف ستاره‌زایی و تحول کهکشان‌ها به بیضوی‌های غول‌پیکر، واکاوی کنند.

اهمیتِ شناختِ شکل‌گیریِ کهکشان‌ها

اینکه بفهمیم کهکشان‌ها چطور تشکیل می‌شوند و چطور به بلوغ می‌رسند، یکی از مهم‌ترین حوزه‌های اختر فیزیک است. مناطق چگال کیهان، مثل همین خوشه‌های کهکشانی، بیشتر تحت سلطه‌ی کهکشان‌های بیضویِ غول‌پیکر هستند؛ کهکشان‌هایی عظیم و باستانی که بیشتر از ستاره‌های قدیمی ساخته شده‌اند. هرچند که هنوز بحث است که چه عاملی باعث توقف ستاره‌زایی در این بیضوی‌های غول‌پیکر می‌شود، اما یک نظریه این است که سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم (SMBH) نقش کلیدی دارند. قدرت عظیم این سیاه‌چاله‌ها می‌تواند جلوی رسیدن گاز به کهکشان را بگیرد که این هم ممکن است باعث شود کهکشان‌ها، به شکل بیضوی‌های غول‌پیکر امروزی دربیایند.

تحقیقات در خوشهٔ کهکشانیِ عنکبوتی

در همین راستا، گروهی بین‌المللی از محققان به بررسی کهکشان‌های عظیم در یک خوشهٔ باستانی به نام پروت‌کلسترِ عنکبوتی پرداختند؛ خوشه‌ای که فاصله‌اش با ما ۱۱ میلیارد سال نوری است. آن‌ها برای این تحقیق از داده‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) استفاده کردند.

این مطالعه می‌تواند کمک کند تا بهتر بفهمیم که کهکشان‌ها چطور تکامل پیدا می‌کنند و چه چیزهایی باعث توقف ستاره‌زایی می‌شوند. این هم می‌تواند درکی تازه به ما بدهد از ساختار و تاریخچه‌ی کیهان.

مطالعات تازه درباره‌ی کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم

این تحقیق زیر نظر پروفسور یاری ریتم شیماکاوا از دانشگاه واسدا در ژاپن، دکتر یوسِی کایاما از رصدخانه‌ی ملی نجوم ژاپن، پروفسور تادایوکی کوداما از دانشگاه توهوکو در ژاپن، دکتر هلموت دانر باور و دکتر جی. ام. پرز-مارتینز از مؤسسه‌ی نجومِ کاناری و دانشگاه لالاگونا در اسپانیا و دیگر اعضای تیم انجام شده است. نتایج این تحقیقات در تاریخ ۱۸ دسامبر ۲۰۲۴ در گزارش‌های ماهانه‌ی انجمن نجوم سلطنتی منتشر شد.

تیم تحقیقاتی موفق به تهیه‌ی نقشه‌هایی با وضوحِ بالا از خطوط ترکیبیِ هیدروژن شده است که فعالیت‌های ستاره‌زایی و سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم (SMBH) را نشان می‌دهد. این نقشه‌ها با استفاده از دوربین نزدیک‌به‌قرمزِ نصب‌شده بر روی تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) به دست آمده‌اند. تحلیل‌های دقیق نشان می‌دهد که کهکشان‌های بزرگ با SMBHهای فعال، هیچ علائمی از ستاره‌زایی ندارند، یعنی رشدشان به شدت تحت تأثیر SMBHها قرار دارد. این نتایج، فرضیه‌ی نظریه‌ای را تأیید می‌کند که شکل‌گیری کهکشان‌های بیضویِ غول‌پیکر با فعالیت SMBH در گذشته در ارتباط بوده است.

دکتر شیماکاوا در این‌باره می‌گوید: «خوشه‌ی عنکبوتی بیش از ۱۰ سال است که توسط تیم ما با کمک تلسکوپ سوبارو و دیگر ابزارها، مورد بررسی قرار دارد. با داده‌های جدید JWST، حالا می‌توانیم به سؤالاتی پاسخ دهیم که در این مدت درباره‌ی شکل‌گیری کهکشان‌ها داشتیم.»

او همچنین اضافه می‌کند: «این مطالعه گامی مهم در گسترش درک ما از هم‌تکامل‌ی سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم و کهکشان‌ها در این کلان‌شهرهای آسمانی است.»