کشف یک سیاه‌چاله عظیم‌الجثه در کیهان‌های باستانی
با استناد به اطلاعات جمع‌آوری شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) و رصدخانه پرتو ایکس چاندرا، گروهی از اخترشناسان از مؤسسه ملی علوم آمریکا (NOIRLab) موفق به کشف یک سیاه‌چاله عظیم در مرکز یک کهکشان شدند. این سیاه‌چاله تنها ۱.۵ میلیارد سال پس از انفجار بزرگ (بیگ بنگ) شکل گرفته و با سرعت سرسام‌آوری در حال بلعیدن ماده است – بیش از ۴۰ برابر حد تصور نظریه ها.
هرچند عمر این سیاه‌چاله اندک است، اما رویدادهای جاری در آن می‌تواند به اخترشناسان در درک چگونگی رشد سریع سیاه‌چاله‌های عظیم در آغاز جهان کمک کند. این سیاه‌چاله‌ها در مرکز اکثر کهکشان‌ها قرار دارند و تلسکوپ‌های پیشرفته همچنان به رصد آن‌ها در دوران‌های شگفت‌انگیز اولیه تکامل جهان ادامه می‌دهند. درک فرآیند رشد سریع این سیاه‌چاله‌ها دشوار است. اما با کشف یک سیاه‌چاله بزرگ با جرم کم که در حال بلعیدن ماده با سرعت بسیار زیاد است و تنها ۱.۵ میلیارد سال پس از بیگ بنگ مشاهده شده، اخترشناسان اکنون بینش ارزشمندی درباره سازوکارهای رشد سریع سیاه‌چاله‌ها در اوایل جهان به دست آورده‌اند.
جزئیات کشف LID-568
سیاه‌چاله LID-568 توسط تیمی بین‌المللی از ستاره‌شناسان به سرپرستی هایوون سو (Hyewon Suh) از رصدخانه بین‌المللی جِمنای (International Gemini Observatory) و مؤسسه ملی علوم آمریکا (NSF NOIRLab) شناسایی شد. آن‌ها از تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) برای بررسی دسته ای از کهکشان‌ها در بررسی COSMOS رصدخانه چاندرا استفاده کردند. این دسته از کهکشان‌ها در بخش پرتو ایکس طیف بسیار درخشان هستند، اما در نواحی نوری و نزدیک به مادون قرمز نامرئی هستند. حساسیت بی‌نظیر مادون قرمز JWST به آن اجازه می‌دهد تا این تابش‌های ضعیف را تشخیص دهد.
LID-568 به دلیل تابش شدید پرتو ایکس خود در میان نمونه‌ها شاخص بود، اما تعیین موقعیت دقیق آن تنها از طریق مشاهدات پرتو ایکس ممکن نبود و این نگرانی را ایجاد کرد که هدف به درستی در میدان دید JWST قرار نگیرد. بنابراین، به جای استفاده از طیف‌سنجی شکاف سنتی، دانشمندان پیشنهاد کردند که تیم سو از طیف‌سنج میدان یکپارچه (integral field spectrograph) در NIRSpec JWST استفاده کند. این ابزار می‌تواند طیف هر پیکسل در میدان دید خود را به دست آورد و محدود به یک برش باریک نیست.
امانوئل فارینا، ستاره‌شناس رصدخانه بین‌المللی جِمنای و یکی از نویسندگان مقاله‌ای که در نشریه Nature Astronomy منتشر شده، می‌گوید: “به دلیل ماهیت ضعیف آن، شناسایی LID-568 بدون JWST امکان‌پذیر نبود. استفاده از طیف‌سنج میدان یکپارچه، برای انجام مشاهدات ما، هم نوآورانه و هم ضروری بود.”
اکتشافات شگفت‌انگیز تلسکوپ فضایی جیمز وب
تلسکوپ NIRSpec جیمز وب به تیم تحقیقاتی این امکان را داد تا تصویری کامل از هدف و منطقه اطراف آن به دست آورند. این امر منجر به کشف غیرمنتظره جریان‌های پرقدرت گاز در اطراف سیاه‌چاله مرکزی شد. سرعت و وسعت این جریان‌ها باعث شد تا تیم این‌گونه نتیجه‌گیری کند که حجم قابل توجهی از افزایش جرم LID-568، ممکن است در بازه زمانی کوتاهی به دلیل جذب سریع ماده رخ داده باشد. سوه می‌گوید: “این نتیجه، تصادفی بعد جدیدی به درک ما از این سیستم افزود و راه‌های هیجان‌انگیزی را برای پژوهش باز کرد.”
تغذیه غیرمعمول سیاه‌چاله
در یک کشف شگفت‌انگیز، سوه و تیم او متوجه شدند که LID-568 با سرعتی ۴۰ برابر حد ادینگتون خود به بلعیدن ماده می‌پردازد. این حد، به حداکثر درخشش و سرعتی که یک سیاه‌چاله می‌تواند ماده را ببلعد، اشاره دارد. این وضعیت به گونه‌ای است که نیروی جاذبه داخلی با فشار بیرونی حاصل از گرمای ماده فشرده و در حال سقوط، در تعادل باقی می‌ماند. وقتی درخشندگی LID-568 محاسبه شد، مشخص شد که بسیار بیشتر از حد نظری است، تیم متوجه شد که داده‌های آن‌ها نشانه یک پدیده خارق‌العاده است. جولیا شاروختر، ستاره‌شناس و نویسنده همکار از رصدخانه بین‌المللی جِمنای NSF NOIRLab، می‌گوید: “این سیاه‌چاله، یک ضیافت به راه انداخته است.”
چالش‌های نظری و کشفیات جدید
او ادامه می‌دهد: “این اتفاق استثنایی نشان می‌دهد که سازوکار تغذیه سریع فراتر از حد ادینگتون می‌تواند یکی از توضیحات احتمالی برای زود مشاهده کردن این سیاه‌چاله‌های بسیار سنگین در جهان باشد.” این یافته‌ها بینش‌های تازه‌ای در مورد شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های فوق‌العاده بزرگ از “بذر” سیاه‌چاله‌های کوچک‌تر ارائه می‌دهد. نظریه‌های فعلی این‌طور استدلال می‌کنند که این بذرها یا از نابودی نخستین ستاره‌های جهان (بذرهای سبک) یا از فروپاشی مستقیم ابرهای گازی (بذرهای سنگین) پدید می‌آیند. تا به امروز، این نظریه‌ها تأیید مشاهده‌ای نداشته‌اند.
سوه می‌گوید: “کشف یک سیاه‌چاله که جذب فراتر از حد ادینگتون دارد، نشان می‌دهد که حجم قابل توجهی از افزایش جرم می‌تواند در یک بازه زمانی کوتاه از [بلعیدن] سریع ماده رخ دهد، صرف نظر از این‌که آیا سیاه‌چاله از یک بذر سبک یا سنگین به وجود آمده است.”
فرصت‌های تازه برای تحقیق
کشف LID-568 همچنین نشان می‌دهد که ممکن است یک سیاه‌چاله بتواند از حد ادینگتون خود فراتر رود و این اولین فرصت برای ستاره‌شناسان است تا بررسی کنند که چگونه این اتفاق می‌افتد. ممکن است جریان‌های پرقدرتی که در LID-568 مشاهده شده‌اند، به عنوان یک دریچه تخلیه برای انرژی اضافی تولید شده توسط جذب شدید عمل کنند و از بی‌ثباتی بیش از حد سیستم جلوگیری کنند. برای بررسی بیشتر سازوکارهای احتمالی، تیم در حال برنامه‌ریزی برای مشاهدات تکمیلی با تلسکوپ جیمز وب است.
بیشتر بخوانید
مدیتیشن یک روز پربرکت برای جذب عشق وامنیت و سلامتی
خود هیپنوتیزم درمان زود انزالی در مردان توسط هیپنوتراپیست رضا خدامهری
تقویت سیستم ایمنی بدن با خود هیپنوتیزم
شمس و طغری
خود هیپنوتیزم ماندن در رژیم لاغری و درمان قطعی چاقی کاملا علمی و ایمن
خود هیپنوتیزم تقویت اعتماد به نفس و عزت نفس