کشف سیاهچالهای بزرگ که سالانه ۳۰۰۰ ستاره به اندازه خورشید را میبلعد
در اعماق جهان دوردست، ستارهشناسان سیاهچالهای را پیدا کردهاند که به نظر میرسد قوانین معمول درباره سرعت رشد این هیولاهای کیهانی را زیر پا میگذارد. این جرم که RACS-J0320-35 نام دارد، به قدری دور است که نورش ۱۲.۸ میلیارد سال بعد به ما میرسد؛ یعنی ما آن را تنها ۹۲۰ میلیون سال پس از بیگبند میبینیم.
حتی در آن اوایل، این سیاهچاله جرمی حدود یک میلیارد برابر جرم خورشید داشت و در طیف پرتو ایکس، درخشانتر از هر سیاهچاله دیگری که در یک میلیارد سال اول کیهان یافت شده بود، میدرخشید.این حقایق در کنار یکدیگر داستانی شگفتآور را نمایان میکنند. به نظر میرسد این سیاهچاله ماده را بسیار سریعتر از حد معمولی نظری میبلعد. لوکا ایگینا، نویسنده پژوهش RACS J0320-35 میگوید: “دیدن رشد جهشی این سیاهچاله کمی شوکهکننده بود.”
کشف یک ناهنجاری کیهانی بزرگ
این تحقیق با یک جرم درخشان و دوردست به نام RACS-J0320-35 شروع شد که برای اولینبار در یک بررسی رادیویی بزرگ با استفاده از رهیاب آرایه کیلومتر مربعی استرالیا شناسایی گردید. رصدهای بعدی با تلسکوپ شیلی، از جمله دوربین انرژی تاریک و تلسکوپ جنوبی جمینی موجب تائید شدن فاصله آن شدند و نشان دادند یک اختروش است؛ کهکشانی که توسط یک سیاهچاله سنگین که گاز را میبلعد و چنان نور دارد که از کل کهکشان درخشانتر است.
با این وجود، تا زمان مشاهدات پرتو ایکس چاندرا در سال ۲۰۲۳، ستارهشناسان متوجه نشدند که چه چیزی این اختروش را متفاوت میکند. وقتی ماده به درون سیاهچاله میافتد، گرم میشود و نور مانند پرتوهای ایکس قدرتمند، ساطع میکند. معمولا این فرایند توسط چیزی به نام حد ادینگتون محدود میشود، نقطه تعادلی که در آن فشار رو به بیرون تابش مانع از سقوط مواد بیشتر به داخل میشود.
آن را به عنوان یک محدودیت سرعت طبیعی برای سرعت رشد یک سیاهچاله در نظر بگیرید. دادهها نشان دادهاند که RACS J0320-35 در حال شکستن این محدودیت سرعت کیهانی است. ظاهرا این سیاهچاله با سرعتی حدود ۲.۴ برابر حد ادینگتون در حال رشد است، به این معنی که سالانه معادل ۳۰۰ تا ۳۰۰۰ برابر خورشید ماده مصرف میکند. این سریعترین نرخی است که تاکنون برای یک سیاهچاله در یک میلیارد سال اول جهان مشاهده شده است.
این رشد سریع به چه معناست؟
تا به امروز، ستارهشناسان تصور میکردند تنها راه رسیدن سیاهچالههای اولیه به جرم یک میلیارد برابر خورشید، این است که آنها از قبل با جرمی حدود ۱۰۰۰۰ برابر جرم خورشید، از فروپاشی مستقیم ابرهای گازی غولپیکر و بکر بهوجود آمده باشند. با این وجود، اگر RACS J0320-35 واقعا برای مدت طولانی با چنین سرعت بالایی در حال فعالیت بوده است، میتواند در ابتدا بسیار کوچکتر و با جرمی کمتر از ۱۰۰ برابر خورشید بوده باشد، مانند سیاهچالههایی که از مرگ ستارههای عظیم تشکیل میشوند.
این امر میتواند مسیر جدیدی را برای توضیح چگونگی پیدایش این غولهای کیهانی ارائه دهد. آلبرتو مورتی، یکی از نویسندگان این پژوهش و محقق در موسسه INAF-Osservatorio Astronomico di Brera در ایتالیا، میگوید: “با دانستن جرم سیاهچاله و محاسبات سرعت رشد آن، میتوانیم به عقب بازگردیم و تخمین بزنیم که در بدو پیدایش چقدر جرم داشته است. با این محاسبه اکنون میتوانیم ایدههای مختلفی درباره چگونگی تولد سیاهچالهها را بررسی کنیم.”
افزونبر این، این اختروش همچنین جتهایی از ذرات را تولید میکند که تقریبا با سرعت نور حرکت میکند که یک ویژگی نادر در میان اختروشها محسوب میشود. محققان گمان میکنند رشد غیرمعمول و سریع آن ممکن است با ایجاد این جتها مرتبط باشد. بنابراین، این کشف چیزی بیش از یک رکوردشکنی است و نظریههای دیرینه درباره تولید و رشد سیاهچالهها را به چالش میکشد و میتواند درک ما از چگونگی تکامل جهان اولیه را تغییر دهد.
اگر سیاهچالهها بتوانند با این سرعت رشد کنند، دانشمندان شاید نیازی به استناد به شرایط عجیب و نادر برای توضیح وجود سیاهچالههایی با جرم میلیاردها خورشید در مدتزمان کوتاهی پس از بیگبنگ نداشته باشند. در عوض، سیاهچالههای معمولی که از فروپاشی ستارگان تشکیل شدهاند، ممکن است تحت شرایط مناسب فرصتی برای بزرگ شدن سریع داشته باشند. با این حال، یک سوال بزرگ همچنان باقی میماند.
آیا RACS J0320-35 واقعا این رشد شدید را برای صدها میلیون سال حفظ میکند یا پس از یک دوره کوتاهمدت، تغذیه سریع خود را پشت سر میگذارد؟ همچنین جتهای قدرتمند آن دقیقا چگونه با این رشد سریع مرتبط هستند؟ برای یافتن پاسخها، ستارهشناسان قصد دارد با کمک چاندرا و رصدخانههای آینده، کوازارهای قانونشکن بیشتری را جستجو و بررسی کنند.
منبع: InterestingEngineering
