6 دقیقه
تصور کنید آسمانخراشی را در زمینی خالی پیدا کردهاید، ساختمانی که پیش از شکلگیری محله پیرامونش ساخته شده است. این تصویر عجیب، بهطرز شگفتآوری به چیزی نزدیک است که اخترشناسان با آن روبهرو شدهاند: یک سیاهچاله کلانجرم که ظاهرا پیش از آنکه کهکشان میزبانش فرصت شکلگیری کامل داشته باشد، به اندازهای عظیم رشد کرده است.
زمان رصد با تلسکوپ فضایی جیمز وب به کشف ابِل ۲۷۴۴-کیواساو۱ انجامید؛ جرمی از نوع «نقطه سرخ کوچک» که تنها ۷۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ قرار دارد. این جرم از نظر مقیاسهای نجومی کوچک است و پهنایی در حدود ۱٬۳۰۰ سال نوری دارد، اما در دل خود سیاهچالهای را جای داده که بسیار سنگینتر از چیزی است که برای چنین سامانه نوزادی انتظار میرفت.
آنها از کجا فهمیدند؟ همگرایی گرانشی بخش اصلی کار را انجام میدهد. خوشه کهکشانی عظیم ابِل ۲۷۴۴، معروف به خوشه پاندورا، تصویر کیواساو۱ را بزرگنمایی میکند و حتی آن را سهگانه نشان میدهد؛ همین اثر، جزئیات ظریف را در دسترس رصد قرار میدهد. پژوهشگران با استفاده از نیرکم و نیرسپک روی تلسکوپ جیمز وب توانستند هم نور و هم حرکت گاز پیرامون این جرم را نقشهبرداری کنند؛ شاخصی کلیدی برای سنجش وزن چیزی که دیده نمیشود.
این تیم با بهرهگیری از واحد میدان یکپارچه نیرسپک برای دنبالکردن سرعت گازها و اثر انگشت عناصر، اندازهگیری دینامیکی مستقیمی از جرم سیاهچاله به دست آورد. جرم این سیاهچاله حدود ۵۰ میلیون برابر جرم خورشید است و بر میزبان کوچک خود غلبه دارد. این مقدار حدود ۱۰ میلیون جرم خورشیدی بیش از برآوردهای غیرمستقیم پیشین است.
ماجرا فقط به یک عدد چشمگیر ختم نمیشود. نسبت اندازهگیریشده میان جرم سیاهچاله و جرم ستارهای کهکشان، بسیار بالاتر از روابط مقیاسی است که در جهان نزدیک مشاهده میکنیم. به بیان دیگر، این سیاهچاله در مقایسه با کهکشان پیرامونش بهطور نامتناسبی پرجرم است؛ تقریبا یک مرتبه بزرگی بیشتر از نمونههای محلی و حتی فراتر از یافتههای پیشین تلسکوپ جیمز وب.
این عدم توازن ما را وادار به بازنگری میکند. برای دههها، تصویر غالب این بود که سیاهچالههای کلانجرم همگام با کهکشانهای خود رشد میکنند: بذرهای کوچک حاصل از فروپاشی ستارگان یا نواحی فروپاشی مستقیم، گاز جذب میکنند، هنگام برخورد کهکشانها با سیاهچالههای دیگر ادغام میشوند و بهتدریج غولهای میلیارد خورشیدی را میسازند که در کهکشانهای بالغ میبینیم. کیواساو۱ بیشتر شبیه یک نمونه نقض است. به نظر میرسد سیاهچاله آن، به جای رشد همزمان با میزبان، جلوتر از آن جهش کرده است.
این کشف در دو مقاله همراه، به رهبری گروههایی از مؤسسه کاولی برای کیهانشناسی در کمبریج، شرح داده شده است. یکی از این مقالهها در نیچر منتشر شده، اندازهگیری مستقیم جرم را گزارش میکند و سرپرستی آن با ایگناس یودژبالیس است. مقاله دیگر که در یادداشتهای ماهانه انجمن سلطنتی اخترشناسی منتشر شده و رهبری آن را روبرتو مایولینو بر عهده دارد، محیط و جوانی شیمیایی این سامانه را بررسی میکند. بسیاری از نویسندگان در هر دو پژوهش مشترکاند و تصویری که ارائه میدهند هم سازگار است و هم نگرانکننده.
مایولینو به رسانهها گفت: «این یک یافته چشمگیر است. نوعی تغییر پارادایم است؛ بازبینی کامل سناریوهای کلاسیک درباره چگونگی شکلگیری و رشد سیاهچالهها.» به نظر میرسد این سامانه از نظر شیمیایی هنوز تکامل چندانی نیافته باشد و همین موضوع معما را عمیقتر میکند: چنین سیاهچاله عظیمی چگونه درون کهکشانی تقریبا دستنخورده و در آن دوره بسیار آغازین شکل گرفته است؟
بخشی از این پیشرفت به روششناسی مربوط است. پیش از جیمز وب، برآورد جرم سیاهچالهها در جهان آغازین معمولا غیرمستقیم بود و بر فرضهایی تکیه داشت که از کهکشانهای فعال نزدیک وام گرفته میشد. در این مورد، تیم پژوهشی اثر گرانشی سیاهچاله را بهطور مستقیم بر گازهای پیرامونی اندازهگیری کرد؛ رویکردی استوارتر که بخشی از آن فرضها را کنار میگذارد و اطمینان ما را نسبت به واقعیبودن این جرم بزرگ افزایش میدهد.
آیا همین یک جرم بهتنهایی نظریه سیاهچالهها را واژگون میکند؟ نه. اما کیواساو۱ به مجموعهای رو به رشد از کشفیات جهان آغازین میپیوندد که مدلهای مرتب و سلسلهمراتبی رشد کیهانی را به چالش میکشند. این نتیجه راه را برای مسیرهای جایگزین شکلگیری بازتر میکند: فروپاشی مستقیم و سریع ابرهای گازی عظیم، دورههای برافزایش ابرادینگتونی که سیاهچاله را با نرخهایی سرسامآور تغذیه میکنند، یا شرایط نادر و غیرمعمول در چند صد میلیون سال نخست که رشد زودهنگام و شتابگرفته سیاهچالهها را ممکن میسازند.
البته بدبینی علمی سالم همچنان لازم است. ویژگیهای رصدی، مدلهای همگرایی گرانشی و فرضها درباره جرم ستارهای پنهان کهکشان، هر اندازهگیری منفردی را پیچیده میکنند. با این حال، وقتی تیمهای مستقل و ابزارهای متفاوت به یک شگفتی واحد اشاره میکنند، این ناهنجاری سزاوار بررسی دقیق است.
در حال حاضر، ابِل ۲۷۴۴-کیواساو۱ یکی از مستقیمترین اندازهگیریها از یک سیاهچاله پرجرم در نخستین یک میلیارد سال پس از مهبانگ به شمار میرود. این کشف شکافی در روایت استاندارد ما ایجاد میکند و نظریهپردازان را ناچار میسازد دوباره به سراغ تخته طراحی بروند. به نظر میرسد جهان آغازین هنوز رازهایی برای آشکار کردن دارد.
همزمان با ادامه کاوشهای عمیقتر تلسکوپ جیمز وب و بزرگنمایی کمنورترین اجرام توسط خوشههای همگراکننده، شاید نمونههای بیشتری شبیه کیواساو۱ پیدا شوند؛ یا شاید چنین اجرامی همچنان استثناهایی نادر و عجیب باقی بمانند که مسیرهای غیرمعمول رشد کیهانی را روشن میکنند. در هر صورت، شکار آغاز شده است.
منبع: sciencealert
ارسال نظر