دانشمندان نسل اولیه سیاهچاله های کلان جرم را کشف کردند - کلوب فارسی

یک همکاری بین المللی به سرپرستی اخترفیزیکدانان مؤسسه نیلز بور، دانشگاه کپنهاگ و دانشگاه فنی دانمارک پیروز به شناسایی جرم عظیمی شده اند که در سال های نخستین پس از مِه بانگ (Big Bang) به جهان آمده است و می توان آن را به عنوان نسل اولیه سیاهچاله های کلان جرم دانست. هرچند شبیه سازی ها نشان داده بود که چنین اجرامی باید وجود داشته باشند اما این نخستین یافته واقعی در این زمینه است.

سیجی فوجیموتو (Seiji Fujimoto) پژوهشگر پسادکترای دانشگاه کپنهاگ گفت: جرم کشف شده، دو جمعیت کمیاب از اجرام آسمانی، یعنی فوران های ستاره ای غبارآلود و اختروش های درخشان را به هم پیوند می دهد و درنتیجه راهی تازه برای درک چگونگی رشد سریع سیاهچاله های کلان جرم در کیهان اولیه فراهم می کند.

این کشف با کمک تلسکوپ فضایی هابل که به طور مشترک از طریق ناسا و آژانس فضایی اروپا اداره می شود، ممکن شد. تلسکوپ با موقعیت خود در فضا، بدون وجود تداخل های آب وهوایی زمین و آلودگی می تواند بیشتر از تلسکوپ های زمینی به اعماق کیهان نگاه کند و در نجوم، نگاه ژرف تر برابر با توانایی رصد پدیده هایی است که در دوره های کیهانی پیشین روی داده اند، چون نور مرئی و دیگر انواع پرتوها برای رسیدن به ما زمانی طولانی در راه بوده اند.

جرم تازه کشف شده،که از طریق این تیم GNz7q نام گرفته است، 750 میلیون سال پس از مه بانگ به جهان آمد که به طور کلی به عنوان آغاز جهانی که می شناسیم، پذیرفته شده است. چون انفجار بزرگ حدود 13.8 میلیارد سال پیش روی داده است، GNz7q در عصری به نام سپیده دم کیهانی (Cosmic Dawn) شکل گرفته است.

راز سیاهچاله های کلان جرم

این کشف به نوع خاصی از اختروش ها مرتبط است. کوازارها که به عنوان اجرام شبه ستاره ای هم شناخته می شوند، اجرام بسیار درخشانی هستند. تصاویر هابل و دیگر تلسکوپ های پیشرفته نشان داده اند که اختروش ها در مرکز کهکشان ها روی می دهند.

کهکشان میزبان GNz7q یک کهکشان به شدت ستاره ساز است که با سرعتی 1600 برابر سریع تر از کهکشان راه شیری، ستاره ها را تولید می کند. ستارگان به نوبه خود غبار کیهانی را ایجاد و آن را گرم می کنند. بدین ترتیب غبار کیهانی در طیف فروسرخ می درخشد تا جایی که اکنون غبار کیهانی میزبان GNz7q از هر جرم شناخته شده غباری دیگری در این دوره از طلوع کیهانی درخشان تر است.

در سال های اخیر تعیین شده است که اختروش های نورانی از سیاهچاله های بسیار پرجرم با جرمی از میلیون ها تا ده ها میلیارد برابر جرم خورشید که از طریق مقادیر زیادی گاز احاطه شده اند، سرچشمه می گیرند. هم زمان که گاز به سمت سیاهچاله سقوط می کند، به دلیل اصطکاک به شدت داغ می شود و اثر نورانی عظیمی را ایجاد می کند.

پروفسور گابریل برامر (Gabriel Brammer) از مؤسسه نیلز بور گفت: درک چگونگی شکل گیری و رشد سیاهچاله های پرجرم در کیهان اولیه به یک معمای بزرگ تبدیل شده است. نظریه پردازان پیش بینی کرده ند که این سیاهچاله ها در مرحله اولیه رشد سریع قرار می گیرند: یک جرم فشرده سرخ از دل گردوغبار بیرون می آید، سپس با بیرون راندن گاز و غبار اطراف به یک جرم فشرده نورانی بدون پوشش تبدیل می شود.

او افزود: اگرچه اختروش های درخشان پیش از این حتی در اولین دوره های کیهان پیدا شده بودند، اما مرحله انتقال رشد سریع دارای هم سیاهچاله و هم میزبان ستاره شکن آن در دوره های مشابه یافت نشده بود. علاوه بر این، ویژگی های مشاهده شده با شبیه سازی های نظری همخوانی بسیار خوبی دارند و نشان می دهند که GNz7q اولین نمونه از مرحله انتقال و رشد سریع سیاه چاله ها در هسته ستاره غبارآلود است، که جد سیاه چاله های ابرپرجرم بعدی به شمار می رود.

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 می دهد که چگونه اکتشافات بزرگ اغلب می توانند درست در مقابل چشمان شما پنهان شوند.

یافتن GNz7q در میدان دیدی آشکار، تنها به لطف مجموعه داده های چندطول موجی با جزئیات منحصر به فرد دردسترس برای GOODS North امکان پذیر بود. بدون چنین داده های جامعی، این جرم به سادگی نادیده گرفته می شد زیرا دارای ویژگی های متمایزی نسبت به اختروش ها در جهان اولیه است.

برامر گفت: بعید است که کشف GNz7q در نقشه برداری نسبتا کوچک GOODS-N فقط یک تشخیص شانسی باشد، بلکه وجود چنین منابعی ممکن است به طور قابل توجهی بیشتر از آن چیزی باشد که قبلا تصور می شد.

این تیم اکنون امیدوار است که به طور سیستماتیک برای شناسایی اجرام مشابه با از بررسی های اختصاصی با وضوح بالا و از تلسکوپ فضایی جیمز وب استفاده کند. توصیف کامل این اجرام و بررسی تکامل و فیزیک بنیادین آن ها با جزئیات بسیار بیشتر با تلسکوپ جیمز وب امکان پذیر خواهد شد. به گفته فوجیموتو پس از عملیات هم ترازی، وب این قدرت را خواهد داشت که قاطعانه تشخیص دهد این سیاهچاله ها چقدر رایج هستند.

عکس کاور: طرحی گرافیکی از GNz7q

Credit: NASA, ESA, N. Bartmann

منبع: SciTechDaily