تلسکوپ جیمز وب جرم دورترین سیاهچاله خفته شناختهشده را اندازه گرفت
گروهی بینالمللی از ستارهشناسان موفق شدند جرم یک سیاهچالهی کلانجرم خفته را در کهکشانی که بیش از ۱۰ میلیارد سال نوری فاصله دارد، اندازهگیری کنند. رکورد تازه، دورترین اندازهگیری از این دست در تاریخ نجوم است و رکورد پیشین را با فاصلهای ۱۵ برابری پشت سر میگذارد.
اندازهگیری جرم سیاهچاله کار سادهای نیست. روشهای متکی بر درخشندگی نور اطراف سیاهچاله تنها برای نمونههای فعال کارایی دارند؛ درحالیکه جرم سیاهچالههای خفته یا خاموش را فقط از یک راه میتوان سنجید: دینامیک ستارهای.
روش دینامیک ستارهای به اندازهگیری حرکت ستارگان نزدیک به سیاهچاله کلانجرم نیاز دارد. از همینرو، این روش تاکنون تقریباً به کهکشانهای نزدیک محدود بوده؛ زیرا فاصلهی زیاد مانع از تفکیک تکتک ستارهها میشود. اکنون، ترکیب دو فناوری محدودیت را دور زده و کاربرد روش را به کهکشانی تعمیم داده است که سه میلیارد سال پس از بیگ بنگ شروع به درخشش کرد.
نخستین عامل، چشم تیزبین تلسکوپ فضایی جیمز وب است که در طیف فروسرخ از هر رصدخانه دیگری دقیقتر و عمیقتر مینگرد. دومین عامل، همگرایی گرانشی است؛ پدیدهای که در آن جرم بسیار زیاد یک کهکشان یا خوشهی کهکشانی، فضا-زمان را خم میکند و نور اجرام دوردست پشت سر خود را مانند ذرهبینی کیهانی تقویت میکند. به همین دلیل دانشمندان میتوانند اجرامی را ببینند و بررسی کنند که در حالت عادی برای تلسکوپها بیشازحد کمنور یا دور هستند.
بنابراین، نوری که از کهکشان هدف به نام MRG-M0138 میآید، توسط یک خوشه کهکشانی در پیشزمینه، تاب برداشته و بزرگنمایی شده است. این امر، جرم دوردست را با جزئیات بیشتری در کانون توجه قرار داده است.
ریچارد الیس، نویسندهی ارشد مطالعه از کالج دانشگاهی لندن، بهنقل از آیافال ساینس میگوید: «این دو فناوری با هم توانستند سطحی از تفکیک زاویهای را برایمان فراهم کنند که معادل مشاهدهی یک سکه روی سطح ماه است.» پژوهش که به رهبری اندرو نیومن از موسسهی کارنگی ساینس انجام شده است، رویکردی اساسی را برای درک دورهای مهم در تکامل کهکشانها ارائه میدهد.
جرم این سیاهچاله شش میلیارد برابر جرم خورشید است
کهکشانهای امروزی را میتوان بهطور کلی به دو دسته تقسیم کرد: کهکشانهای فعال که همچنان ستارههای جدید میسازند و کهکشانهای خفته که ستارهزایی در آنها تا حد زیادی متوقف شده است. برای درک ریشهی کهکشانهای خفته که گاه «سرخ و مرده» خوانده میشوند، باید به دورانی بازگشت که به ظهر کیهانی (عصر اوج شکلگیری کهکشانها) معروف است؛ دورهی اوج ستارهزایی در جهان و زمانی که سیاهچالههای کلانجرم با هجوم گاز در جریان برخوردهای کهکشانی به شدت فعال شدند.
یک سیاهچالهی کلانجرم فعال که به کوازار (اختروش) تبدیل میشود، میتواند بادهای قدرتمندی تولید کند که گاز لازم برای ستارهزایی را گرم و پراکنده میکند. به این ترتیب، پیش از آنکه سیاهچاله وارد فاز غیرفعال شود، توانایی کهکشانش برای تولید ستارههای جدید را بهطور کامل از بین میبرد.
الیس میگوید: «به نظر میرسد سیاهچالهی مذکور مسئول از بینبردن گاز کهکشان در حدود ۲۰۰ تا ۳۰۰ میلیون سال پیشتر بوده باشد؛ شاید هم ۴۰۰ میلیون سال.»
- دانشمندان سنگینترین سیاهچاله جهان را با جرم ۳۶ میلیارد برابر خورشید کشف کردند20 مرداد 04مطالعه '3
- رصد لحظه نادر کیهانی؛ کشف نخستین شواهد از تولد سیاهچالهای کلانجرم10 مرداد 04مطالعه '3
- ستارهشناسان بزرگترین نقشه سهبعدی از جهان را منتشر کردند02 اردیبهشت 05مطالعه '3
- نخستین تصویر از سیاهچاله کلانجرم واقع در قلب راه شیری منتشر شد22 اردیبهشت 01مطالعه '6
سیاهچاله شش میلیارد برابر خورشید یا به عبارت دیگر، بیش از هزار برابر کمان ای* (Sagittarius A*)، سیاهچالهی مرکزی کهکشان راه شیری، جرم دارد. ستارههای پیرامونش نیز با سرعتی حدود ۴۰۰ کیلومتر در ثانیه در مدار میچرخند.
گروه پژوهشی قصد دارد با رویکرد مذکور، اجرام مشابه دیگری را نیز مورد پژوهش قرار دهد. اندازهگیریهای دینامیک ستارهای از طریق جیمز وب و همگرایی گرانشی میتواند تصویری از چگونگی خاموششدن کهکشانها و نقش سیاهچالهها در این فرآیند به دست دهد.
الیس توضیح میدهد: «حالا که میدانیم از نظر فنی امکانپذیر است، راه برای یافتن اجرام بیشتری از این دست نیز باز شده است. میتوانیم سرشماری از کهکشانهای سرخ و مردهای داشته باشیم که ستارههای جوان ندارند، مشاهده کنیم که ستارهزاییشان چه زمانی خاموش شده و آیا سیاهچالهای در کار بوده است یا خیر. مسیری که پیش از این کاملاً ناممکن بود، حالا گشوده شده.»
علاوهبر جیمز وب، تلسکوپ اقلیدس نیز احتمالاً اجرام بیشتری را بهوسیله همگرایی گرانشی شناسایی خواهد کرد، امکان بررسی جمعیتی گستردهتر از این اجرام را فراهم میسازد و پنجرهای به یکی از مهمترین لحظات در تاریخ تکامل کهکشانها میگشاید.
یافتههای پژوهش در مجلهی ساینس منتشر شده است.