کشف اولین سیاهچاله در طلوع زمان!

 

کشف سیاه‌چاله‌ای نورانی در کهکشان GN-z11

نوری که از آن سوی خلیج زمان و مکان می‌سوزد، اولین سیاه‌چاله‌ای است که تا به حال دیده‌ایم. نوری که توسط تیمی به سرپرستی اخترفیزیکدان روبرتو مایولینو از دانشگاه کمبریج شناسایی شد، شعله‌ای است که از کهکشان میزبان سیاهچاله”Black Hole” در حالی که به‌ طور اجتناب‌ناپذیر به سمت افق رویداد می‌چرخد، ساطع می‌شود. به نظر می‌رسد که تنها 400 میلیون سال پس از بیگ بنگ بوده است، این سیاهچاله در حال حاضر جرم دارد؛ حدود 1.6 میلیون برابر جرم خورشید. این کشفی است که به نظر می‌رسد مدل فروپاشی مستقیم تشکیل سیاه‌چاله‌های پر جرم در کیهان اولیه را تأیید می‌کند، نه فرآیند طولانی و آهسته برافزایش از چیزی به جرم یک ستارهٔ بزرگ.

مایولینو می‌گوید: «در کیهان برای دیدن سیاهچاله‌ای به این بزرگی خیلی زود است، بنابراین ما باید راه‌های دیگری را که ممکن است تشکیل شوند، در نظر بگیریم. کهکشان‌های بسیار اولیه بسیار غنی از گاز بودند، بنابراین مانند بوفه‌ای برای سیاه‌چاله‌ها بودند.»

 

کهکشان GN-z11

نام کهکشان مورد بحث، GN-z11 نام دارد و چندین سال پیش از رصد هابل به عنوان اولین کهکشانی که در کیهان دیده‌ایم شناسایی شد؛ نور آن 13.4 میلیارد سال سفر کرده تا به ما برسد (بیگ بنگ حدود 13.8 میلیارد سال پیش بود). این رکورد از آن زمان با مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) شکسته شد، اما GN-z11 هنوز انجام نشده است.

JWST پس از کشف GN-z11 راه‌اندازی شد و سطح بی‌سابقه‌ای از حساسیت را برای مشاهدهٔ جهان دور ارائه کرد. بنابراین مایولینو و تیمش از تلسکوپ فضایی جدید استفاده کردند تا نگاهی بسیار دقیق‌تر به GN-z11 که هابل می‌توانست ارائه دهد برای دیدن آنچه ممکن است در قلب کهکشان دور در کمین باشد، به دست آورند.

مشاهدات JWST طیفی از کهکشان را به تصویر کشید که محققان آن را در یک تحلیل دقیق از هم جدا کردند تا ببینند نور GN-z11 چگونه تولید می‌شود؛ و در این طیف، آن‌ها نشانه‌های برافزایش را یافتند، فرآیندی که در آن سیاهچاله‌ها ماده را می‌بلعند.

 

سیاهچاله در مرکز کهکشان‌ها

سیاهچاله‌ها به‌ طور بدنامی خود نور تولید نمی‌کنند. در نزدیکی مشخصی به مرکز سیاهچاله که به عنوان افق رویداد شناخته می‌شود، گرانش آنقدر قوی می‌شود که نور آنقدر سریع نیست که بتواند از کشش آن فرار کند. اما در خارج از افق رویداد، ماده در محیط شدید اطراف سیاهچاله می‌چرخد و می‌چرخد و دیسکی را تشکیل می‌دهد که به درون آن تغذیه می‌کند.

این قرص برافزایشی مطلقاً با نور شعله ور می‌شود و با گرانش و اصطکاک گرم می‌شود تا بر نور کهکشان میزبان خود مسلط شود. محققان دریافتند که این منبع نوری است که GN-z11 را روشن می‌کند.

 

 

در واقع، سیاهچاله با چنان سرعتی تغذیه می‌کند که احتمالاً کهکشان کودک را از بین می‌برد. با تغذیه، یک سیاه‌چاله شروع به تابش بادهای هسته‌ای قدرتمندی می‌کند که در نهایت تمام گازهای ستاره‌ساز را از بین می‌برد. کهکشان، در نتیجه یک جسم ساکن به طور مسالمت‌آمیز در فضا حرکت می‌کند و تعداد بسیار کمی از ستاره‌های جدید را تشکیل می‌دهد.

 

GN-z11 یک کهکشان بسیار کوچک است!

GN-z11 یک کهکشان بسیار کوچک است، محققان معتقدند که حدود 100 برابر کوچکتر از کهکشان راه شیری است. با سرعتی که به نظر می‌رسد سیاهچالهٔ آن در حال تغذیه است، زمان زیادی طول نمی‌کشد و گاز به فضای بین کهکشانی کشیده می‌شود.

در این فرآیند، این امر رشد سیاهچاله را قطع می‌کند، زیرا هر ماده‌ای را که می‌تواند برای “غذا” استفاده کند، از بین می‌برد. اندازهٔ سیاهچاله آنقدر بزرگ است که از چیزی به اندازهٔ یک ستاره در 400 میلیون سال پس از انفجار بزرگ تشکیل شده باشد.

اما از این نظر می‌تواند به باشگاه بپیوندد. ستاره‌شناسان فکر می‌کنند که در اوایل کیهان، سیاهچاله‌ها می‌توانستند مستقیماً از فروپاشی گرانشی توده‌های عظیم ماده تشکیل شده باشند. همچنین، از آنجایی که به نظر می‌رسد همهٔ کهکشان‌ها دارای یک سیاه‌چاله در مرکز خود هستند، منطقی است که فکر کنیم کهکشان‌های قبلی که با JWST شناسایی شده‌اند نیز دارای آن‌ها باشند.

اما GN-z11 اولین مورد تایید شده و اندازه‌گیری شده در طلوع کیهان است، در زمانی که به عنوان عصر یونیزاسیون شناخته می‌شود. قبل از این دوران، فضا مبهم بود. تنها زمانی که ماده دوباره یونیزه شد، فضا شفاف شد و نور می‌توانست آزادانه جریان یابد.

 

منبع تابش یونیزان

یکی از سوالات داغ کیهان‌شناسی منبع تابش یونیزان است. GN-z11 نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌ها نقش مهمی داشتند.

سناریوی هستهٔ فعال کهکشانی که توسط تجزیه و تحلیل ما آشکار شد، توضیحی طبیعی برای درخشندگی استثنایی GN-z11 ارائه می‌کند. اگر این نشان‌دهندهٔ کلاس وسیع‌تری از کهکشان‌های درخشان باشد که [در اوایل کیهان] توسط JWST کشف شده‌اند، آنگاه تا حد زیادی این کهکشان‌ها را کاهش می‌دهد؛ تنش با مدل‌ها و شبیه‌سازی‌ها، و ممکن است نقش قوی‌تری از هسته‌های فعال کهکشانی را در یونیزاسیون مجدد کیهان نشان دهد.

این تحقیق در Nature منتشر شده است.

 

منبع:

https://www.sciencealert.com/at-the-dawn-of-time-astronomers-discover-the-earliest-black-hole-ever-detected

گرداورنده: محمد مهدی رضایی

 

“سوشال مدیای آکادمی تلسی”                                      

https://telsi.co/ 

telsi.co