کشف سه سیاهچاله ابرپرجرم در کهکشانی از طلوع کیهان
اخترشناسان برای نخستینبار شواهدی از وجود سه سیاهچاله ابرپرجرم فعال را در یک کهکشان بسیار دور و باستانی شناسایی کردند؛ کهکشانی که تنها حدود ۱.۲ میلیارد سال پس از مهبانگ وجود داشته است. این کشف میتواند سرنخهای تازهای درباره رشد سریع سیاهچالهها و ادغام آنها در کیهان اولیه ارائه دهد. به گزارش آذرنگار، نور کهکشان […]
اخترشناسان برای نخستینبار شواهدی از وجود سه سیاهچاله ابرپرجرم فعال را در یک کهکشان بسیار دور و باستانی شناسایی کردند؛ کهکشانی که تنها حدود ۱.۲ میلیارد سال پس از مهبانگ وجود داشته است. این کشف میتواند سرنخهای تازهای درباره رشد سریع سیاهچالهها و ادغام آنها در کیهان اولیه ارائه دهد.
به گزارش آذرنگار، نور کهکشان J0148-4214 بیش از ۱۲.۵ میلیارد سال در راه بوده تا به زمین برسد. به همین دلیل، تلسکوپ فضایی جیمز وب این کهکشان را همانگونه مشاهده کرده است که در حدود ۱.۲ میلیارد سال پس از آغاز کیهان بوده است.
گروهی بینالمللی به رهبری پژوهشگران مؤسسه ماکس پلانک برای فیزیک فرازمینی، در این کهکشان سه سیاهچاله فعال را شناسایی کردند که هرکدام با جذب ماده از دیسک برافزایشی اطراف خود در حال رشد هستند.
سه سیاهچاله در یک کهکشان
دو سیاهچاله در نزدیکی مرکز کهکشان قرار دارند و فاصله تصویری آنها از یکدیگر حدود ۶۲۰ سال نوری است. سیاهچاله سوم در بخشهای بیرونیتر کهکشان و در فاصله تقریبی ۵۵۰۰ سال نوری از مرکز قرار دارد.
هانّا اوبلر، نویسنده اصلی پژوهش، میگوید: «این نخستین شواهد از وجود سه سیاهچاله فعال در یک کهکشان در جهان دوردست است.»
جرم تقریبی این سه سیاهچاله بهترتیب حدود:
- ۸۰ میلیون برابر جرم خورشید
- ۲ میلیون برابر جرم خورشید
- ۶۰۰ هزار برابر جرم خورشید
برآورد شده است.
نکته شگفتانگیز این است که سیاهچاله کوچکتر، با وجود جرم بسیار کمتر، با سرعتی فوقالعاده زیاد در حال جذب ماده است؛ بهگونهای که نرخ رشد آن از حد پیشبینیشده در مدلهای ساده رشد سیاهچاله، یعنی حد ادینگتون، فراتر میرود.
اثر انگشت هیدروژن، راهنمای شناسایی سیاهچالهها
دانشمندان برای شناسایی این اجرام، خطوط طیفی ویژهای را بررسی کردند که از اتمهای هیدروژنِ در حال حرکت با سرعت بسیار زیاد در میدان گرانشی سیاهچالهها ایجاد میشوند.
طیف ناحیه مرکزی کهکشان، الگویی پیچیده نشان میداد که بهترین توضیح برای آن، وجود دو سیاهچاله نزدیک به یکدیگر بود. از آنجا که این دو جرم با تلسکوپ بهصورت جداگانه قابل تفکیک نبودند، پژوهشگران از روش طیفسنجی-مکانسنجی یا spectro-astrometry استفاده کردند.
این روش با اندازهگیری جابهجاییهای بسیار کوچک مکانی در خطوط گسیلی، امکان تعیین موقعیت اجرام را فراهم میکند. بررسی ناحیه بیرونی کهکشان نیز وجود سیاهچاله فعال سوم را آشکار کرد.
نقش تلسکوپ جیمز وب
دادههای ابزار NIRSpec-IFS تلسکوپ فضایی جیمز وب، علاوه بر شناسایی سه سیاهچاله، امکان برآورد جرم آنها، نرخ برافزایش ماده و جرم ستارهای کهکشان را فراهم کرد.
جرم کل ستارگان این کهکشان حدود ۱.۳ میلیارد برابر جرم خورشید برآورد شده است. بنابراین، جرم سیاهچالهها در مقایسه با جرم ستارهای کهکشان، سهم قابلتوجهی دارد؛ موضوعی که نشان میدهد سیاهچالههای مرکزی در کیهان اولیه بسیار سریع رشد کردهاند.
ادغام احتمالی در چند صد میلیون سال آینده
بر اساس مدلهای دینامیکی، دو سیاهچاله مرکزی احتمالاً طی چند صد میلیون سال آینده با یکدیگر ادغام خواهند شد. چنین ادغامی میتواند مسیر دیگری برای رشد سریع سیاهچالههای پرجرم در کیهان جوان باشد.
سیاهچاله سوم نیز ممکن است از بقایای یک ادغام قدیمیتر باشد که بر اثر «ضربه بازگشتی گرانشی» از مرکز کهکشان دور شده است. احتمال دیگر این است که این سیاهچاله در حال حرکت بهسوی مرکز کهکشان باشد.
این یافته اهمیت طیفسنجی با تفکیک مکانی را نیز نشان میدهد. اگر اطلاعات دقیق مکانی ارائهشده توسط ابزار NIRSpec-IFS در اختیار دانشمندان نبود، احتمالاً تنها یکی از این سه سیاهچاله شناسایی میشد.
کشف سه سیاهچاله فعال در یک کهکشان از نخستین دورههای کیهان، نشان میدهد ادغام کهکشانها و سیاهچالهها ممکن است در جهان جوان بسیار سریعتر و کارآمدتر از آنچه پیشتر تصور میشد رخ داده باشد.
منبع علمی
Hannah Übler et al.
BlackTHUNDER: Evidence of three massive black holes in a z∼۵z \sim 5 galaxy
Astronomy & Astrophysics
انتشار: ۱۲ اوت ۲۰۲۶