دانشمندان نسل اولیه‌ی سیاهچالههای کلان‌جرم را کشف کردند
دانشمندان یک جرم دوردست را با ویژگی‌هایی بین کهکشان‌ها و اختروش‌ها، شناسایی کرده‌اند که نسل اولیه‌ی سیاهچالههای کلان‌جرم محسوب می‌شود
یک همکاری بین‌المللی به سرپرستی اخترفیزیکدانان مؤسسه‌ی نیلز بور، دانشگاه کپنهاگ و دانشگاه فنی دانمارک موفق به شناسایی جرم عظیمی شده‌اند که در سال‌های نخستین پس از «مِه‌بانگ» (Big Bang) متولد شده است و می‌توان آن را به‌عنوان نسل اولیه‌ی سیاهچالههای کلان‌جرم دانست. هرچند شبیه‌سازی‌ها نشان داده بود که چنین اجرامی باید وجود داشته باشند اما این نخستین یافته‌ی واقعی در این زمینه است.
«سیجی فوجیموتو» (Seiji Fujimoto) پژوهشگر پسادکترای دانشگاه کپنهاگ گفت: «جرم کشف شده، دو جمعیت کمیاب از اجرام آسمانی، یعنی فوران‌های ستاره‌ای غبارآلود و اختروش‌های درخشان را به هم پیوند می‌دهد و درنتیجه راهی تازه برای درک چگونگی رشد سریع سیاهچالههای کلان‌جرم در کیهان اولیه فراهم می‌کند.»
این کشف با کمک تلسکوپ فضایی هابل که به‌طور مشترک توسط ناسا و آژانس فضایی اروپا اداره می‌شود، ممکن شد. تلسکوپ با موقعیت خود در فضا، بدون وجود تداخل‌های آب‌وهوایی زمین و آلودگی می‌تواند بیشتر از تلسکوپ‌های زمینی به اعماق کیهان نگاه کند و در نجوم، نگاه ژرف‌تر برابر با توانایی رصد پدیده‌هایی است که در دوره‌های کیهانی پیشین روی داده‌اند، چون نور مرئی و دیگر انواع پرتوها برای رسیدن به ما زمانی طولانی در راه بوده‌اند.
جرم تازه کشف شده،که توسط این تیم GNz7q نام گرفته است، ۷۵۰ میلیون سال پس از مه‌بانگ متولد شد که به‌طور کلی به‌عنوان آغاز جهانی که می‌شناسیم، پذیرفته شده است. چون انفجار بزرگ حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش روی داده است، GNz7q در عصری به نام «سپیده‌دم کیهانی» (Cosmic Dawn) شکل گرفته است.
راز سیاهچالههای کلان‌جرم
این کشف به نوع خاصی از اختروش‌ها مرتبط است. کوازارها که به‌عنوان اجرام شبه ستاره‌ای هم شناخته می‌شوند، اجرام بسیار درخشانی هستند. تصاویر هابل و دیگر تلسکوپ‌های پیشرفته نشان داده‌اند که اختروش‌ها در مرکز کهکشان‌ها روی می‌دهند.
کهکشان میزبان GNz7q یک کهکشان به‌شدت ستاره‌ساز است که با سرعتی ۱۶۰۰ برابر سریع‌تر از کهکشان راه شیری، ستاره‌ها را تولید می‌کند. ستارگان به نوبه‌ی خود غبار کیهانی را ایجاد و آن را گرم می‌کنند. بدین ترتیب غبار کیهانی در طیف فروسرخ می‌درخشد تا جایی که اکنون غبار کیهانی میزبان GNz7q از هر جرم شناخته شده‌ی غباری دیگری در این دوره از طلوع کیهانی درخشان‌تر است.
در سال‌های اخیر مشخص شده است که اختروش‌های نورانی از سیاهچالههای بسیار پرجرم با جرمی از میلیون‌ها تا ده‌ها میلیارد برابر جرم خورشید که توسط مقادیر زیادی گاز احاطه شده‌اند، سرچشمه می‌گیرند. هم‌زمان که گاز به سمت سیاهچاله سقوط می‌کند، به دلیل اصطکاک به‌شدت داغ می‌شود و اثر نورانی عظیمی را ایجاد می‌کند.
محدوده‌ی رصد GNz7q توسط هابل
Credit: NASA, ESA, Garth Illingworth (UC Santa Cruz), Pascal Oesch (UC Santa Cruz, Yale), Rychard Bouwens (LEI), I. Labbe (LEI), Cosmic Dawn Center/Niels Bohr Institute/University of Copenhagen, Denmark
پروفسور «گابریل برامر» (Gabriel Brammer) از مؤسسه‌ی نیلز بور گفت: «درک چگونگی شکل‌گیری و رشد سیاهچالههای پرجرم در کیهان اولیه به یک معمای بزرگ تبدیل شده است. نظریه‌پردازان پیش‌بینی کرده‌ند که این سیاهچالهها در مرحله‌ی اولیه‌ی رشد سریع قرار می‌گیرند: یک جرم فشرده‌ی سرخ از دل گردوغبار بیرون می‌آید، سپس با بیرون راندن گاز و غبار اطراف به یک جرم فشرده‌ی نورانی بدون پوشش تبدیل می‌شود.»
او افزود: «اگرچه اختروش‌های درخشان پیش از این حتی در اولین دوره‌های کیهان پیدا شده بودند، اما مرحله‌ی انتقال رشد سریع دارای هم سیاهچاله و هم میزبان ستاره‌شکن آن در دوره‌های مشابه یافت نشده بود. علاوه بر این، ویژگی‌های مشاهده شده با شبیه‌سازی‌های نظری همخوانی بسیار خوبی دارند و نشان می‌دهند که GNz7q اولین نمونه از مرحله‌ی انتقال و رشد سریع سیاهچالهها در هسته ستاره غبارآلود است، که جد سیاهچالههای ابرپرجرم بعدی به‌شمار می‌رود.»
سیجی فوجیموتو و گابریل برامر هر دو بخشی از مرکز طلوع کیهانی (DAWN) هستند که همکاری بین موسسه نیلز بور و فضای DTU است.
پیدای پنهان
موضوع عجیب این است که GNz7q در مرکز یک میدان آسمانی که تا کنون بسیار مطالعه شده است، به نام میدان هابل کالاهای شمالی کشف شد. گابریل برامر گفت: «این نشان می‌دهد که چگونه اکتشافات بزرگ اغلب می‌توانند درست در مقابل چشمان شما پنهان شوند.»
یافتن GNz7q در میدان دیدی آشکار، تنها به لطف مجموعه داده‌های چندطول موجی با جزئیات منحصر به فرد دردسترس برای GOODS North امکان پذیر بود. بدون چنین داده‌های جامعی، این جرم به‌سادگی نادیده گرفته می‌شد زیرا دارای ویژگی‌های متمایزی نسبت به اختروش‌ها در جهان اولیه است.
برامر خاطرنشان کرد: «بعید است که کشف GNz7q در نقشه‌برداری نسبتا کوچک GOODS-N فقط یک تشخیص شانسی باشد، بلکه وجود چنین منابعی ممکن است به‌طور قابل توجهی بیشتر از آن چیزی باشد که قبلا تصور می‌شد.»
این تیم اکنون امیدوار است که به طور سیستماتیک برای شناسایی اجرام مشابه با از بررسی‌های اختصاصی با وضوح بالا و از تلسکوپ فضایی جیمز وب استفاده کند. توصیف کامل این اجرام و بررسی تکامل و فیزیک بنیادین آن‌ها با جزئیات بسیار بیشتر با تلسکوپ جیمز وب امکان‌پذیر خواهد شد. به گفته‌ی فوجیموتو «پس از عملیات هم‌ترازی، وب این قدرت را خواهد داشت که قاطعانه تشخیص دهد این سیاهچالهها چقدر رایج هستند.
