کشف سیاهچاله رکورد شکن در کیهان اولیه

ناسا از کشف دورترین سیاهچاله تاکنون خبر داد. ابرسیاهچاله پرجرم در مراحل اولیه رشد است و جرم آن تقریباً به اندازه کهکشان میزبانش است.

ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپ‌های فضایی چاندرا و وب، دورترین سیاهچاله‌ای را پیدا کردند که تاکنون در پرتوهای ایکس (در کهکشانی به نام UHZ1) کشف شده است. تابش اشعه ایکس نشانه‌ای از یک ابرسیاهچاله پرجرم در حال رشد است. این یافته ممکن است توضیح دهد که چگونه برخی از اولین ابرسیاهچاله‌های پرجرم در جهان شکل گرفتند. این تصاویر خوشه کهکشانی Abell 2744 را در پرتوهای ایکس چاندرا و داده های فروسرخ از وب نشان می‌دهد که UHZ1 در پشت آن قرار دارد. قسمتهای داخلی کهکشان میزبان سیاهچاله UHZ1 هستند. تصویر از ناسا با اجازه استفاده شده

دوردست ترین ابرسیاهچاله پرجرم کشف شد

ستاره‌شناسان با استفاده از تلسکوپهای ناسا دورترین سیاهچاله‌ای را کشف کرده‌اند که تاکنون در اشعه ایکس دیده شده است. سیاهچاله در مراحل اولیه رشد است که قبلاً هرگز مشاهده نشده بود، جایی که جرم آن مشابه کهکشان میزبانش است.

این نتیجه ممکن است توضیح دهد که چگونه برخی از اولین ابرسیاهچاله‌های پرجرم در جهان شکل گرفتند.

با ترکیب داده‌های رصدخانه پرتو ایکس چاندرا ناسا و تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، تیمی از محققان توانستند نشانه‌ای از یک سیاهچاله در حال رشد را فقط 470 میلیون سال پس از انفجار بزرگ بیابند.

آکوس بوگدان از مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونیان (CfA)، نویسنده اصلی مقاله جدید در مجله Nature Astronomy (پیش چاپ آنلاین در دسترس است)، گفت:

ما به وب برای یافتن این کهکشان بسیار دور و چاندرا برای یافتن سیاهچاله پرجرم آن نیاز داشتیم. ما همچنین از یک ذره‌بین کیهانی بهره بردیم که میزان نوری را افزایش می‌داد که ما تشخیص داده بودیم. این اثر بزرگ‌نمایی به عنوان عدسی گرانشی شناخته می‌شود.

سیاهچاله در یک خوشه کهکشانی دوردست قرار دارد

بوگدان و تیمش سیاهچاله را در کهکشانی به نام UHZ1 در جهت خوشه کهکشانی Abell 2744 پیدا کردند. این سیاهچاله در فاصله 3.5 بیلیون سال نوری از زمین قرار دارد. با این حال، داده‌های وب نشان داده است که کهکشان بسیار دورتر از خوشه است، در فاصله 13.2 بیلیون سال نوری از زمین، زمانی که جهان تنها 3 درصد از سن کنونی خود را داشت.

بیش از دو هفته مشاهدات با چاندرا وجود گاز شدید، فوق گرم و پرتو ایکس را در این کهکشان نشان داد. این یک علامت تجاری برای یک سیاهچاله بزرگ در حال رشد است. نور کهکشان و پرتوهای ایکس گاز در اطراف سیاه‌چاله فوق‌العاده آن توسط ماده مداخله‌گر در آبل 2744 (به دلیل عدسی‌های گرانشی) تقریباً 4 برابر می‌شوند و سیگنال فروسرخ شناسایی شده توسط وب را افزایش می‌دهند و چاندرا را قادر می‌سازد تا تشخیص دهد.

این کشف برای درک اینکه چگونه برخی از ابرسیاهچاله‌های پرجرم می‌توانند بلافاصله پس از انفجار بزرگ به شکل توده‌های پرجرم برسند، مهم است. آیا آنها مستقیماً از فروپاشی ابرهای پرجرم گازی تشکیل می‌شوند که سیاهچاله‌هایی با وزنی بین 10000 تا 100000 خورشید ایجاد می‌کنند؟ یا از انفجار اولین ستارگانی می‌آیند که سیاهچاله‌هایی با وزنی بین 10 تا 100 خورشید ایجاد می‌کنند؟

اندی گولدینگ از دانشگاه پرینستون، یکی از نویسندگان مقاله Nature Astronomy و نویسنده اصلی مقاله جدید در The Astrophysical Journal Letters، گفت:

محدودیت‌های فیزیکی در مورد سرعت رشد سیاهچاله‌ها پس از تشکیل وجود دارد، اما سیاهچاله‌هایی پرجرم‌تر، شروع خوبی دارند. مانند کاشتن نهالی است که رشد آن به یک درخت تمام اندازه کمتر از زمانی است که فقط با یک دانه شروع کنید.

به نظر می‌رسد که به صورت یک سیاهچاله بسیار پرجرم متولد شده است

تیم بوگدان شواهد قوی پیدا کرده‌اند که نشان می‌دهد سیاهچاله تازه کشف شده پرجرم متولد شده است. براساس روشنایی و انرژی پرتوهای ایکس، جرم آن بین 10 تا 100 میلیون خورشید تخمین زده می‌شود. این محدوده جرمی مشابه تمام ستارگان کهکشانی است که در آن زندگی می‌کند. این در تضاد کامل با سیاه‌چاله‌ها در مراکز کهکشان‌های جهان نزدیک است که معمولاً تنها حدود 10/1 درصد از جرم ستاره‌های کهکشان میزبان خود را شامل می‌شوند.

جرم بزرگ سیاهچاله در سنین جوانی، به علاوه مقدار اشعه ایکس که تولید می‌کند و روشنایی کهکشان که توسط وب شناسایی شده است، همگی با پیش‌بینی‌های نظری انجام شده در سال 2017 مطابقت دارند. پریاموادا ناتاراجان، نویسنده همکار از دانشگاه ییل، “سیاه چاله بزرگتر” که مستقیماً از فروپاشی ابر پرجرم گازی تشکیل شده است. نطراجان گفت:

ما فکر می‌کنیم که این اولین کشف یک سیاهچاله بزرگتر است و بهترین شواهدی است که تاکنون به دست آمده است مبنی بر اینکه برخی از سیاهچاله‌ها از ابرهای پرجرم گازی تشکیل می‌شوند. برای اولین بار ما شاهد یک مرحله کوتاه هستیم که در آن یک ابرسیاهچاله پرجرم تقریباً به اندازه ستارگان در کهکشان خود وزن دارد، قبل از اینکه عقب بیفتد.

نحوه تشکیل سیاهچاله

این مجموعه تصاویر توضیح می‌دهد که چگونه یک سیاهچاله بزرگ می‌تواند از فروپاشی مستقیم یک ابر پرجرم گازی چند صد میلیون سال پس از انفجار بزرگ تشکیل شود. جزئیات بیشتر در مورد هر تصویر در زیر. تصویر از ناسا / STScI / لیا هوستاک. با اجازه استفاده شده

شماره 1 یک ابر گازی پرجرم و یک کهکشان را نشان می‌دهد که به سمت یکدیگر حرکت می‌کنند. اگر شکل‌گیری ستارگان در ابر گازی توسط تشعشعات کهکشان ورودی متوقف شود – و از تشکیل یک کهکشان جدید جلوگیری شود – گاز می‌تواند به سمت فروپاشی و تشکیل یک دیسک و سیاه‌چاله سوق داده شود.

شماره 2 و 3 شروع این فروپاشی گاز را در مرکز ابر نشان می‌دهد.

شماره 4 سیاهچاله کوچکی را نشان می‌دهد که در مرکز دیسک شکل می‌گیرد و سیاهچاله و دیسک همچنان به رشد خود ادامه می‌دهند.

شماره 5 سیاهچاله پرجرم “دانه” و قرص آن را در حال ادغام با کهکشان نشان داده شده در تصویر شماره 1 نشان می‌دهد.

شماره 6 برای یک دوره، سیاهچاله در مقایسه با جرم ستارگان کهکشان به طور غیرعادی پرجرم است و آن را به یک سیاهچاله بزرگتر تبدیل می‌کند. ستارگان و گاز کهکشان توسط سیاهچاله به داخل کشیده می‌شود و باعث می‌شود سیاهچاله و دیسک حتی بزرگتر شوند.

این قطعه دیگری در پازل جهان اولیه است

محققان قصد دارند از این و نتایج دیگری که از وب به دست می‌آیند، همراه با داده‌های تلسکوپ‌های دیگر برای پر کردن تصویر بزرگ‌تری از کیهان اولیه استفاده کنند.

تلسکوپ فضایی هابل ناسا قبلا نشان داده بود که نور کهکشانهای دور توسط ماده در خوشه کهکشانی مداخله‌گر به شدت بزرگ می‌شود و بخشی از انگیزه رصدهای وب و چاندرا را فراهم می‌کند که در اینجا توضیح داده شده است.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Record-breaking black hole found in the early universe

Posted by EarthSky Voices November 7, 2023

https://earthsky.org/space/record-breaking-black-hole-found-in-the-early-universe/