نگاه جیمز وب به اختروش‌های کیهان اولیه

به نقل از اسپیس، مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب گیج‌کننده هستند زیرا سیاه‌چاله‌های جداشده باید برای جمع‌آوری جرم کافی و رسیدن به حالت کلان‌جرم -به ویژه تنها چند صد میلیون سال پس از انفجار بزرگ- تلاش کنند. وقتی صحبت از معمای چگونگی رشد برخی سیاه‌چاله‌ها و رسیدن به جرم معادل میلیون‌ها یا حتی میلیاردها خورشید در زمانی که جهان کمتر از یک میلیارد سال بود، به میان می‌آید، این کشف با پیچیدگی بیشتری همراه می‌شود.

این یافته‌ها پس از آن به دست آمد که یک گروه پژوهشی از تلسکوپ فضایی جیمز وب برای مطالعه محیط‌ پنج مورد از اولین اختروش‌های شناخته‌شده استفاده کردند که وقتی کیهان بین ۶۰۰ تا ۷۰۰ میلیون سال قدمت داشت، شکل گرفته‌اند. آنها دریافتند محیط اطراف این اختروش‌ها که «میدان‌ اختروش» نامیده می‌شود، به طرز شگفت‌انگیزی متنوع است. برخی از آنها محیط‌های متراکمی بودند که دانشمندان پیش‌بینی می‌کردند اما برخی دیگر فقط فضاهای خالی شلوغی بودند که سعی داشتند سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم را تغذیه کنند.

«آنا کریستینا ایلرز»(Anna-Christina Eilers) دانشیار فیزیک دانشگاه «ام‌آی‌تی»(MIT) گفت: ما برخلاف تصور پیشین متوجه شدیم که این اختروش‌ها لزوما در آن مناطق با چگالی بالاتر از کیهان اولیه حضور ندارند. به نظر می‌رسد که برخی از آنها در ناکجاآباد قرار گرفته‌اند. توضیح دادن اینکه چگونه اختروش‌ها توانسته‌اند تا این اندازه بزرگ شوند در صورتی که به نظر می‌رسد چیزی برای تغذیه ندارند، دشوار است.

اعتقاد بر این است که سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در قلب همه کهکشان‌های بزرگ جهان نسبتا جدید کمین کرده‌اند. دانشمندان می‌دانند که سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم باید به روش‌های متفاوتی نسبت به سیاه‌چاله‌های دارای جرم ستاره‌ای با جرم بین ۱۰ تا ۱۰۰ برابر خورشید تشکیل شوند.

مدل‌های رایانه‌ای نشان می‌دهند که سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم ممکن است از طریق ادغام تدریجی سیاه‌چاله‌های بزرگ‌تر رشد کنند اما مشکل اینجاست که این فرآیند باید بیش از یک میلیارد سال طول بکشد. با وجود این، تلسکوپ فضایی جیمز وب سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم را می‌بیند که در زمان کمتری شکل گرفته‌اند.

دیدن این سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم امکان‌پذیر است زیرا آنها در محیط‌های غنی از گاز متلاطم به نام هسته‌های فعال کهکشانی قرار دارند که از آنها تغذیه می‌کنند تا سرعت رشد خود را افزایش دهند. جرم زیاد سیاه‌چاله‌ها در این محیط‌ها باعث می‌شود که ابرهای مسطح گاز و غبار اطراف آنها به شدت بدرخشند و درخشش آنها اغلب از نور ترکیبی همه ستارگان در کهکشانی است که آنها را در خود جای می‌دهد. این نور که تریلیون‌ها بار درخشان‌تر از خورشید است، یک اختروش را نشان می‌دهد.

با وجود این، سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم به یک سرویس تحویل نیاز دارند که با کمک آن بتوانند محیط اطراف خود را آغشته به گاز و غبار نگه دارند تا به این درخشندگی باورنکردنی دست یابند.

ایلرز گفت: این بسیار خارق‌العاده است که ما اکنون تلسکوپی را برای ثبت کردن نور ۱۳ میلیارد سال پیش با جزئیات بسیار زیاد در اختیار داریم. جیمز وب برای اولین بار ما را قادر ساخت تا به محیط این اختروش‌ها که در آن بزرگ شده‌اند و محیط آنها نگاه کنیم.

این پژوهش در «The Astrophysical Journal» به چاپ رسید.