کهکشان اولیه میزبان سیاهچالهای با جرم ۵۰ میلیون خورشید است
ستارهشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب تأیید کردهاند که تنها ۸۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ، کهکشانی وجود دارد که حاوی یک سیاهچاله ابرپرجرم است (و نه چیز دیگری).
مشاهدات جدید تلسکوپ فضایی جیمز وب از یک ابرسیاهچاله پرجرم در نزدیکی لبه جهان قابل مشاهده، پتانسیل کشف چگونگی پیدایش چنین غولهایی را دارد.
سیاهچالههای ابرپرجرم – تکینگیهایی که توسط افقهای رویداد وسیع احاطه شدهاند، مرزهایی که هیچ چیز، حتی نور، نمیتواند از آنها بازگردد – به طرز شگفتآوری در جهان ما رایج هستند. تقریباً هر کهکشان بزرگی در نزدیکی ما یکی از آنها را دارد. برخی از آنها بیسروصدا در مراکز کهکشانی کمین کردهاند (مانند کهکشان راه شیری ما)، در حالی که برخی دیگر با تغذیه از منابع گازی، در طیف الکترومغناطیسی میدرخشند.
با این حال، ما ریشه آنها را درک نمیکنیم. اکنون، یک مطالعه جدید که در سرور پیشچاپ نجوم arXiv منتشر شده است، نگاهی اجمالی به سالهای اولیه یکی از این ابرسیاهچالههای پرجرم ارائه میدهد.
چگونه یک سیاهچاله را “وزن” کنیم
خوشه کهکشانهای پاندورا
پشت خوشه کهکشانی پاندورا (Abell 2744)، که در اینجا توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب تصویربرداری شده است، کهکشانهای پسزمینهای هستند که از جهان اولیه سرچشمه گرفتهاند. نور برخی از این کهکشانها به صورت گرانشی بزرگنمایی شده است که باعث بزرگنمایی روشنایی آنها شده و حتی نور آنها را به چندین تصویر تقسیم میکند.
ناسا / ESA / CSA
در تصویربرداری از کهکشان، تلسکوپ وب از طبیعت کمک گرفت: این کهکشان دوردست که با نام QSO1 شناخته میشود، توسط خوشه کهکشانی Abell 2744 در پیشزمینه تحت تأثیر گرانش قرار گرفته است که گرانش آن نور جسم را به سه تصویر یکسان تحریف و بزرگنمایی کرده است. ایگناس جودژبالیس، دانشجوی دکترا (دانشگاه کمبریج، انگلستان) و همکارانش، با ترکیب اپتیک طبیعت با اپتیک تلسکوپ وب، بر مرکز کهکشان زوم کردند و حرکات گاز در حال چرخش در فاصله چند سال نوری از سیاهچاله را بررسی کردند.
اینکه این تیم توانست حرکت گاز را در چنین مقیاسهای کوچکی با توجه به فاصله زیاد جسم، تشخیص دهد، باورنکردنی است – نوری که گاز ساطع میکند ۱۳ میلیارد سال قبل از رسیدن به زمین سفر کرده است. با این حال، این حرکات گاز کلید اندازهگیری مستقیم جرم سیاهچاله هستند.
تیم جودژبالیس از طیفنگار وب استفاده کرد که کهکشان دوردست را به گونهای تصویربرداری میکرد که هر پیکسل طیف خاص خود را داشته باشد. با استفاده از این طیفها (بهطور خاص، تغییرات در خط انتشار هیدروژن-آلفا)، تیم حرکات گاز را در نقاط مختلف کهکشان نقشهبرداری کرد.
اما حتی با کمک طبیعت، وب برای حل مناطق داخلی کهکشان تلاش میکند. بنابراین جودژبالیس همچنین از تکنیک جدیدتری به نام طیفسنجی استفاده کرد. با این تکنیک، تیم به جای شروع از خود تصویر، با طیفها شروع میکند. با تهیه تصاویری از گازی که با سرعتهای مختلف حرکت میکند، تیم میتواند حرکات گاز را بسیار دقیقتر نقشهبرداری کند.
نتیجه، بهترین اندازهگیری جرمی است که تاکنون برای یک سیاهچاله در این فاصله بسیار دور به دست آمده است. این غول تقریباً 50 میلیون خورشید وزن دارد. این 10 برابر جرم سیاهچاله فوقسنگین خود کهکشان راه شیری است، اما با استانداردهای امروزی رکوردشکن نیست. با این حال، توضیح این همه جرم در تنها ۸۰۰ میلیون سال دشوار است – به خصوص به این دلیل که با وجود گاز چرخانی که میبینیم، به نظر میرسد سیاهچاله فقط از قطرات و قطرات تغذیه میکند.
وضعیت حتی عجیبتر هم میشود: این سیاهچاله آنقدر پرجرم است که تقریباً کل جرم کهکشان را تشکیل میدهد و چیز دیگری برای آن باقی نمیماند. این کهکشان تقریباً عاری از ستاره است و همین امر باعث شده است که تیم این جرم را “برهنهترین” سیاهچالهای بنامد که تاکنون یافت شده است.
تصویر هنری از یک سیاهچاله احاطه شده توسط گاز چرخان
این تصویر هنری یک ابرسیاهچاله پرجرم پوشیده از گاز را نشان میدهد.
ESO / M. Kornmesser
دو راه اصلی برای رشد چنین جرمی وجود دارد که هر دو به یک “دانه” پرجرم نیاز دارند – اما هیچکدام کاملاً با هم جور نیستند.
در سناریوی اول، یک ابر گازی بکر مستقیماً به یک سیاهچاله فرو میریزد و از واسطه تشکیل ستاره عبور میکند. در حالت دوم، سیاهچاله اولیه است و درست پس از بیگ بنگ در میان ابرهای الکترونها و پوزیترونهای در حال نابودی به وجود آمده است.
هر دوی این سناریوها معایب خود را دارند. جرم کهکشان در مقایسه با سیاهچاله آنقدر کم است که باعث میشود سناریوی فروپاشی مستقیم کمتر محتمل به نظر برسد. با این حال، سناریوی فروپاشی اولیه، سیاهچاله را به اندازه کافی پرجرم نمیکند – برای رسیدن به اندازه فعلی خود، باید به سرعت تغذیه میکرد یا با بسیاری از سیاهچالههای اولیه دیگر ادغام میشد.
کوین هینلین (دانشگاه آریزونا)، که از نویسندگان همکار این مقاله نیست، میگوید: «نویسندگان حق دارند بگویند که این میتواند مدرکی در حمایت از سناریوی «سیاهچاله فروپاشی مستقیم» یا حتی این ایده باشد که این میتواند بقایای یک سیاهچاله «اولیه» از بلافاصله پس از بیگ بنگ باشد. من فکر میکنم مسئله این است که یافتن «اسناد قطعی» برای هر دو سناریو دشوار است.»
حبابهای قرمز مبهم در زمینههای سیاه این «نقاط قرمز کوچک» کهکشانهای عجیب و غریبی هستند، اما در عین حال متعدد در جهان اولیه که از چندین بررسی اعماق آسمان انجام شده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب انتخاب شدهاند.
NASA / ESA / CSA / STScI / دیل کوسِوسکی (کالج کولبی)
در عین حال، این سیاهچاله تنها یکی از انواع کهکشانهای جدیدی است که در دادههای وب کشف شده و به دلیل رنگ قرمز و ظاهر فشردهشان «نقاط قرمز کوچک» نامیده میشوند. اینکه این کهکشانها دقیقاً چه هستند، هنوز یک سوال بیپاسخ است، اما کمکم مشخص میشود که بخش قابل توجهی از آنها میزبان ابرسیاهچالههای پرجرم در حال رشد هستند. انواع اندازهگیریهای جرم انجام شده برای QSO1 باید در صدها نقطه قرمز کوچک دیگر نیز تکرار شود.
همانطور که وب همچنان به کشف تعداد بیشتری از این کهکشانها ادامه میدهد، آنها بهترین دیدگاه خود را از بذرهای سیاهچاله در سالهای اولیه جهان در اختیار اخترشناسان قرار میدهند.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
منبع:
Early Galaxy Hosts Black Hole with the Mass of 50 Million Suns
By: Monica Young September 18, 2025
https://skyandtelescope.org/astronomy-news/early-galaxy-hosts-black-hole-with-the-mass-of-50-million-suns/