کشف سیاهچاله ای که سریع تر از کهکشانش رشد کرده

* پژوهشگران سیاهچاله ای را یافته اند که بسیار سریع تر از کهکشان میزبانش رشد کرده. این یافته پنداشت های پیشین درباره ی رشد و دگرگونی کهکشان ها را به پرسش کشیده است.

این سیاهچاله نخست به کمک تلسکوپ فضایی هابل یافته شد، و سپس در برنامه ی پیمایش دیجیتالی آسمان اسلون و نیز با بهره از تلسکوپ XMM-نیوتنِ سازمان فضایی اروپا و تلسکوپ پرتو X چاندرای ناسا نیز ردیابی شد.

بنی تراختنبرات از بنیاد اخترشناسی ETH زوریخ، و یک گروه بین المللی از اخترفیزیکدانان، رصد این سیاهچاله را با تلسکوپ ۱۰ متری کک در هاوایی ادامه دادند و از آنچه دریافتند شگفت زده شدند. این داده ها که با بهره از یک دستگاه تازه گردآوری شده، سیاهچاله ای غول پیکر را در یک کهکشان معمولی دوردست به نام CID-947 نشان می دهد. از آنجایی که نور این کهکشان راه درازی را پیموده تا به چشم ما برسد، دانشمندان آن را در روزگاری می بینند که کیهان کمتر از ۲ میلیارد سال سن داشت، یعنی تنها ۱۴ درصد از حدود ۱۴ میلیارد سالی که تاکنون از مهبانگ گذشته.

یک بررسی بر روی داده های گرد آمده در هاوایی نشان داده که سیاهچاله ی درون CID-947، با جرمی حدود ۷ میلیارد برابر خورشید، یکی از پرجرم ترین سیاهچاله هاییست که تاکنون یافته شده. چیزی که پژوهشگران را به ویژه شگفت زده ساخته جرم رکورددار سیاهچاله نیست، بلکه جرم کهکشانش است. تراختنبرات که یک پژوهشگر پسادکترا در گروه پژوهش اخترفیزیک فراکهکشانیِ پرفسور مارسلا کارولو است می گوید: «این کهکشان بر پایه ی اندازه گیری های ما جرم یک کهکشان معمولی را دارد. بنابراین ما یک اَبَرسیاهچاله درون یک کهکشان با اندازه ی معمولی داریم.» این یافته آن چنان غافلگیرکننده بود که دو تن از اخترشناسان، از جمله هیه وون سو از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونین (CfA) در کمبریج ماساچوست، بر آن شدند تا جرم کهکشان را خودشان به طور جداگانه اندازه بگیرند، و هر دو به یک نتیجه رسیدند. این گروه یافته های خود را در نشریه ی ساینس منتشر کردند.

آیا همه چیز در کیهان آغازین متفاوت بود؟

بیشتر کهکشان ها، از جمله راه شیری خودمان، یک سیاهچاله به جرم میلیون ها تا میلیاردها برابر جرم خورشید در مرکزشان دارند. به گفته ی کوین شاوینسکی، استاد ETH و یکی از نویسندگان این پژوهش: «سیاهچاله ها اجرامی‌ با آن چنان نیروی گرانش پرقدرتی هستند که هیچ چیز- حتی نور- نمی تواند از چنگشان بگریزد. نظریه ی نسبیت انیشتین توضیح می دهد که چگونه این اجرام خودِ فضا-زمان را خم می کنند.» مواد در میدان گرانشی این اجرام به شدت شتاب می گیرند و پرتوهایی با انرژی ویژه ی بسیار بالا می گسیلند که از روی آن ها می توان به وجود سیاهچاله پی برد.

تا به امروز مشاهدات نشان داده اند که هر چه شمار ستاره های یک کهکشان بیشتر باشد، سیاهچاله اش بزرگ تر است. تراختنبرات می گوید: «این برای کیهان پیرامون ما که تنها وضعیت گذشته ی نزدیک کیهان را باز می تاباند درست است.» این پیوند دوسویه، به همراه شواهد دیگر، دانشمندان را به این فکر واداشت که رشد سیاهچاله ها و زایش ستارگان پا به پای هم انجام می شوند. به گفته ی تراختنبرات این کاملا منطقی خواهد بود، به شرطی که ذخیره ی مشترکی از گاز سرد برای ساختن ستارگان و "تغذیه"ی سیاهچاله ی مرکز کهکشان به کار رود. افزون بر این، پژوهش های گذشته نشان می داد که پرتوهای گسیلیده از یک سیاهچاله ی در حال رشد، با گرم کردن گازها توسط انرژی‌ِ آزاد شده، فرآیند ستاره زایی را مهار و حتی چه بسا متوقف می کند. ولی تازه ترین یافته ها نشان می دهد که این فرآیندها دستکم در کیهان آغازین، کارکرد متفاوتی داشته.

ستاره زایی ادامه می یابد

سیاهچاله ی دوردستی که توسط تراختنبرات و همکارانش دیده شده حدود ۱۰% جرم کهکشانش را در بر دارد. در کیهان پیرامون خودمان، جرم سیاهچاله ها معمولا به ۰.۲% تا ۰.۵% از جرم کهکشان میزبانشان می رسد. پژوهشگر ETH توضیح می دهد: «این به معنای آنست که این سیاهچاله سریع تر از کهکشانش رشد کرده و این بر خلاف نظریه هاییست که یک رشد پا به پا را پیش بینی می کنند.» این پژوهشگران همچنین با بهره از داده های چاندرا برای این مورد نتیجه گرفتند که این سیاهچاله به پایان رشد خود رسیده. ولی داده های دیگر نشان می دهند که روند ستاره زایی در کهکشان میزبان سیاهچاله همچنان ادامه دارد. پس بر خلاف پنداشت های گذشته، برون‌ریزی های گاز و انرژی توسط سیاهچاله جلوی ساخته شدن ستارگان تازه را نگرفته.

این کهکشان می تواند باز هم به رشد خود در آینده ادامه دهد، ولی پیوند میان جرم سیاهچاله و جرم ستارگان به گونه ی نامنتظره ای بزرگ خواهد ماند. از همین رو پژوهشگران بر این باورند که CID-947 می تواند پیش-سازِ بزرگ ترین و پرجرم ترین سامانه هایی باشد که در جهان نزدیک می بینیم، مانند کهکشان NGC ۱۲۷۷ در صورت فلکی برساووش که حدود ۲۲۰ میلیون سال نوری از راه شیری فاصله دارد. [درباره اش خواندید: * کشف بزرگ ترین سیاهچاله ای که تاکنون شناخته شده در یک کهکشان کوچک]

این دانشمندان امیدوارند که با رصدهای رادیوتلسکوپ آلما در شیلی، آگاهی های بیشتری درباره ی پیوند میان این سیاهچاله و کهکشان میزبانش به دست آورند.

واژه نامه:

black hole - galaxy - NASA - Hubble Space Telescope - Sloan Digital Sky Survey - ESA - XMM-Newton - Chandra X-ray Observatory - Benny Trakhtenbrot - ETH Zurich's Institute for Astronomy - Keck telescope - CID-947 - Big Bang - Extragalactic Astrophysics - Marcella Carollo - Hyewon Suh - Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics - CfA - Science - Milky Way - solar mass - Einstein - theory of relativity - Kevin Schawinski - gravitational force - star - Star formation - NGC 1277 - constellation of Perseus - Alma radio telescope

منبع: chandra.harvard.edu

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان