جست‌وجوی دانه‌های ابرسیاهچالههای پرجرم
When massive stars die at the end of their short lives, they light up the cosmos with bright, explosive bursts of light and material known as supernovae. A supernova event is incredibly energetic and intensely luminous — so much so that it forms what looks like an especially bright new star that slowly fades away over time. These exploding stars glow so incredibly brightly when they first form that they can be spotted from afar using telescopes such as the NASA/ESA Hubble Space Telescope. The subject of this image, a spiral galaxy named NGC 4051 — about 45 million light-years from Earth — has hosted multiple supernovae in past years. The first was spotted in 1983 (SN 1983I), the second in 2003 (SN 2003ie), and the most recent in 2010 (SN 2010br). These explosive events were seen scattered throughout the centre and spiral arms of NGC 4051. The SN 1983I and SN 2010br were both categorised as supernovae of type Ic. This type of supernova is produced by the core collapse of a massive star that has lost its outer layer of hydrogen and helium, either via winds or by mass transfer to a companion. Because of this, type Ic — and also type Ib — supernovae are sometimes referred to as stripped core-collapse supernovae. This galaxy’s beautiful spiral structure can be seen well in this image, along with other intriguing objects (including an emission-line galaxy known as SDSS J120312.35+443045.1, visible as the bright smudge to the lower middle of the image, beneath the sweeping arm of NGC 4051).NGC 4501 sits in the southern part of a cluster of galaxies known as the Ursa Major I Cluster; this cluster is especially rich in spirals such as NGC 4051, and is a subset of the larger Virgo Supercluster, which also houses the Milky Way.
بذر ابرسیاهچالههای پرجرم می‌تواند در یک بررسی آسمانی آینده با جیمز وب پیدا شود.
این تصویر تلسکوپ فضایی هابل کهکشان مارپیچی NGC 4051 را نشان می‌دهد که به عنوان یک کهکشان فعال طبقه‌بندی می‌شود. کهکشانهای فعال نزدیک مانند NGC 4051 ممکن است مشابه خوبی برای کهکشان‌هایی باشند که در اوایل کیهان میزبان بذر ابرسیاهچالههای پرجرم بودند.
ESA / Hubble & NASA, D. Crenshaw and O. Fox; CC BY 4.0
ستاره‌شناسان هنوز در تلاشند تا دریابند که ابرسیاهچالههای پرجرم دقیقا چگونه شکل می‌گیرند. آنها ممکن است نتیجه ترکیب سیاهچالههای کوچکتر باشند و یک مطالعه جدید می‌گوید که این سیاهچالههای کوچکتر می‌توانند در بررسی آسمانی آینده با جیمزوب پیدا شوند.
شروع با یک دانه
در تصویری از تلسکوپ افق رویداد ابرسیاهچاله پرجرمی مانند سیاهچاله‌ای که در مرکز کهکشان ما نشان داده شده است، ممکن است از “دانه” سیاهچالههای کوچکتر رشد کرده باشد.
EHT Collaboration; CC BY 4.0
معمولاً سیاه‌چاله‌ها هنگام مرگ یک ستاره پرجرم شکل می‌گیرند، اما هیچ ستاره‌ای نمی‌تواند سیاهچاله‌ای به این بزرگی ایجاد کند. در عوض، مانند گل‌ها، سیاهچالههای بزرگ احتمالاً از دانه‌ها رشد می‌کنند. شاید سیاهچالههای کوچکتری با هم ادغام شدند که در اثر مرگ اولین ستارگان پرجرم ایجاد شده بودند. این کار می‌تواند سیاهچاله‌هایی با جرم تا هزاران خورشیدی ایجاد کند که سپس گرانش می‌تواند به سیاهچالههای بسیار پرجرم تبدیل شود. سیاهچاله‌هایی با جرم تا یک میلیون خورشید ممکن است مستقیماً از فروپاشی گرانشی ابرهای گازی متراکم در کیهان اولیه شکل گرفته باشند. آنها نیز به مرور زمان ادغام می‌شوند.
یافتن بذری که هنوز در یک سیاهچاله بزرگ جوانه نزند به اخترشناسان اجازه می‌دهد تا این فرآیند را در عمل ببینند. اندی گولدینگ و جنی گرین (هر دو دانشگاه پرینستون) اخیراً بررسی کرده‌اند که آیا دانه‌های سیاهچاله می‌توانند خود را در بررسی‌های اعماق آسمان آینده با جیمزوب نشان دهند یا خیر. آنها روی سیاهچاله‌هایی با جرم تقریباً یک میلیون خورشیدی در انتقال به قرمز بین 7 تا 10 تمرکز می‌کنند.
تفاوت رنگ
طبق تعریف یک سیاهچاله نامرئی است. کشش گرانشی آن چنان شدید است که تمام نوری را که به آن می‌تابد را می‌بلعد. با این حال سیاه‌چاله‌ها اغلب خود را از طریق دیسک‌های برافزایشی نشان می‌دهند – صف فوق‌العاده‌ای از موادی که در انتظار بلعیده شدن هستند. دیسک‌های برافزایشی آنها اغلب به اندازه‌ای درخشان هستند که در بیشتر کیهان مرئی دیده شوند. این مراکز درخشان کهکشانهای دور، هسته‌های فعال کهکشانی نامیده می‌شوند.
گولدینگ و گرین در مطالعه خود، الگوهای هسته‌های فعال کهکشانی را در انتقالهای قرمز پایین‌تر با کاتالوگ‌های کهکشانی ترکیب کردند که به‌طور خاص برای جیمزوب ایجاد شده‌اند. آنها به این نتیجه رسیدند که بهترین مشابه محلی هسته‌های کهکشانی فعال سیاهچالههای دوردست، کهکشانهای سیفرت I هستند (کهکشانهای فعال با خطوط گسیل گسترده در طیف‌هایشان). انتظار می رود انتشار فرابنفش دانه‌های سیاهچاله و کهکشانهای سیفرت I مشابه باشد.
منطقه مطالعه JADES، که با میدان فوق‌عمیق هابل همپوشانی دارد.
NASA، ESA، CSA، M. Zamani (ESA/Webb)
آنها سپس به بررسی این موضوع پرداختند که آیا این هسته‌های فعال کهکشانی می‌توانند در JWST Advanced Deep Extragalactic Survey (JADES) ظاهر شوند یا خیر. آنها دریافتند که در تصاویر گرفته شده توسط دوربین مادون قرمز نزدیک JWST (NIRCam) یک هسته فعال کهکشانی دور که توسط یک سیاهچاله بذری تغذیه می‌شود، باید رنگ متفاوتی نسبت به بقیه کهکشان داشته باشد. به طور خاص، کهکشان آبی به نظر می‌رسد و هسته قرمزتر خواهد بود.
در حالی که تعیین رقم دقیق آن دشوار است، گولدینگ و گرین تخمین زدند که اخترشناسان ممکن است انتظار داشته باشند که چند تا ده‌ها بذر سیاهچاله را در یک محدوده یکصد دقیقه قوس مربعی پیدا کنند. شاید پس از آن ما در نهایت شروع به درک چگونگی ساکن شدن ابرسیاهچالههای پرجرم در قلب تقریباً همه کهکشانهای جهان کنیم.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
SEARCHING FOR THE SEEDS OF SUPERMASSIVE BLACK HOLES
BY: AAS NOVA FEBRUARY 13, 2023
https://skyandtelescope.org/astronomy-news/searching-for-the-seeds-of-supermassive-black-holes/