قدیمی‌ترین سیاهچاله جهان کشف شد

ایتنا - دانشمندان ستاره‌شناس قدیمی‌ترین سیاه‌چاله‌ای را که تا به حال مشاهده شده کشف کرده‌اند که قدمت آن به بیش از ۱۳ میلیارد سال قبل و به روزهای نخست جهان برمی‌گردد.

مشاهدات انجام شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST)، این سیاهچاله را در قلب یک کهکشان نشان می‌دهد و از ۴۴۰ میلیون سال پس از مه‌بانگ آنجا بوده است. این سیاهچاله با جرمی حدود یک میلیون برابر خورشید، برای یک بچه سیاهچاله به طرز شگفت‌انگیزی بزرگ است و این سوال را مطرح می‌کند که چگونه این‌ قدر سریع بزرگ شده است.

پروفسور روبرتو مایولینو(Roberto Maiolino)، اخترفیزیکدان دانشگاه کمبریج، که این مشاهدات را رهبری می‌کرد، می‌گوید: باعث تعجب است که این سیاهچاله بسیار عظیم است. این غیرمنتظره‌ترین چیز بود.

مشاهدات منتشر شده در وب‌سایت پیش‌چاپ Arxiv، تصویر مستقیمی ارائه نکرده است زیرا هیچ نوری نمی‌تواند از چنگال این سیاهچاله فرار کند. اما اخترشناسان نشانه‌های آشکاری از قرص برافزایشی آن که هاله‌ای از گاز و غبار است که به سرعت در اطراف فروچاله کیهانی می‌چرخند، شناسایی کردند.

ستاره‌شناسان بر این باورند که اولین سیاهچاله‌ها می‌توانند به حل این معما کمک کنند که چگونه همتایان غول پیکر آنها در مرکز کهکشان‌هایی مانند کهکشان راه شیری تا میلیاردها برابر جرم خورشید رشد کرده‌اند.

تا همین اواخر، تصور می‌شد که آنها به سادگی در طول ۱۴ میلیارد سال، به طور پیوسته از طریق ادغام و با مصرف ستارگان و سایر اجرام رشد کرده‌اند. اما این سناریو نمی‌تواند به طور کامل نسبت‌های ابرسیاهچاله‌های پرجرم امروزی را توضیح دهد.

آخرین مشاهدات، کهکشانی به نام GN-z11، منشا این راز را به دوران کودکی سیاه‌چاله‌ها برمی‌گرداند و نشان می‌دهد که آنها یا بزرگ به دنیا آمده‌اند یا در اوایل کار به سرعت بزرگ شده‌اند.

پروفسور اندرو پونتزن(Andrew Pontzen)، کیهان شناس در دانشگاه کالج لندن، که در این تحقیق دخالتی نداشت، می‌گوید: فهمیدن اینکه سیاهچاله‌ها از کجا آمده‌اند همیشه یک معما بوده است، اما اکنون به نظر می‌رسد که این معما در حال عمیق‌تر شدن است. این نتایج، با استفاده از قدرت جیمز وب نشان می‌دهد که برخی از سیاهچاله‌ها با سرعت فوق‌العاده‌ای در جهان جوان، بسیار سریع‌تر از آنچه ما انتظار داشتیم، رشد کرده‌اند.

یک توضیح که به عنوان سناریوی دانه‌های سنگین شناخته می‌شود، این است که نسل اولیه سیاهچاله‌ها از فروپاشی مستقیم ابرهای عظیم گازی به جای ستارگان سوخته‌ای که در پایان عمر تحت گرانش خود به درون فرو ریخته‌اند، متولد شدند. احتمال دیگر این است که خوشه‌های فشرده ستارگان و سیاهچاله‌ها به سرعت در جهان اولیه با هم ادغام شده‌اند.

فرضیه سوم که بیشتر حدس و گمان است، وجود سیاهچاله‌های به اصطلاح اولیه است که در طی دوره انبساط سریع‌تر از نور جهان که کسری از ثانیه پس از مه‌بانگ رخ داد، به وجود آمده‌اند.

این امر باعث می‌شود که نظم فرضی بازی که در آن ابتدا کهکشان‌ها آمدند و سپس سیاه‌چاله‌ها در آن‌ها رشد کردند، تغییر کند. سیاهچاله‌های اولیه از همان ابتدا به طور موثر در بافت کیهان ایجاد شده‌اند.

این یافته‌ها جدیدترین موارد در مجموعه‌ای از اکتشافات خیره‌کننده توسط رصدخانه فضایی ناسا تنها دو سال پس از پرتاب آن به حساب می‌آیند. تلسکوپ جیمز وب حدود ۱۰۰ برابر بیشتر از تلسکوپ‌های قبلی مانند هابل در تشخیص نور مادون قرمز حساس است. مادون قرمز بخشی از طیف نوری است که برای مشاهده دورترین اجرام استفاده می‌شود. مایولینو اخترفیزیکدان دانشگاه کمبریج می‌گوید: این ۴۰۰ سال اکتشاف است که به طور بالقوه در بازه زمانی عملیات جیمز وب فشرده شده است.

سیاهچاله چیست؟
سیاهچاله‌ها یکی از عجیب‌ترین و شوم‌ترین اجرام جهان هستند. آنها چنان گرانش شدیدی دارند که نه ماده و نه نور نمی‌توانند از چنگال آنها فرار کنند. آستانه سیاهچاله توسط افق رویداد آنکه نقطه بدون بازگشت است، ردیابی می‌شود. هر چیزی که از این مرز عبور کند برای همیشه از بین رفته است.

مطالعه آنها چالش برانگیز است زیرا اساسا قابل مشاهده نیستند. هنگام نزدیک شدن به یک سیاهچاله، گرادیان گرانشی می‌تواند آنقدر شدید باشد که اجسام در فرآیندی به نام اثر اسپاگتی کش بیایند. در افق رویداد، گرانش به قدری شدید است که نور در یک حلقه کامل به دور سیاهچاله خم می‌شود، به این معنی که اگر آنجا بایستید می‌توانید پشت سر خود را نیز ببینید.

آنچه فراتر از افق رویداد است ناشناخته است. نظریه نسبیت عام اینشتین نشان می‌دهد که در مرکز یک سیاهچاله چگالی بی نهایت می‌شود و یک تکینگی گرانشی به وجود می‌آید.

این گسست در فضا-زمان «مکان» یا «زمان» نخواهد داشت و فراتر از قلمرو قوانین متعارف فیزیک خواهد بود. اما مشخص نیست که آیا چنین تکینگی‌هایی واقعا وجود دارند یا خیر.

سیاهچاله‌ها اندازه‌های مختلفی دارند. سیاهچاله‌های ستاره‌ای که از بقایای ستارگان پرجرم تشکیل شده‌اند، می‌توانند تا ۲۰ برابر جرم بیشتری نسبت به خورشید ما داشته باشند. سیاهچاله‌های بسیار پرجرم، مانند کمان‌ای-ای*(Sagittarius A*) در مرکز کهکشان راه شیری، می‌توانند جرمی معادل میلیون‌ها یا میلیاردها خورشید داشته باشند و نقش مهمی در تکامل کهکشانی ایفا کنند.

ستاره‌شناسان در دهه گذشته پیشرفت‌های چشمگیری در مشاهده سیاهچاله‌ها داشته‌اند. برای مثال اولین افق رویداد یک سیاهچاله در سال ۲۰۱۹ ثبت شد. جدیدترین مشاهدات و حتی اهداف دورتر جیمز وب، شروع به جمع‌آوری منشاء این اجرام مرموز خواهند کرد.