گنجینه‌ای از ابرسیاهچاله‌ها در ژرف‌ترین تصویر پرتو X که تاکنون گرفته شده

* تلسکوپ فضایی چاندرا با خیره شدن به بخش کوچکی از آسمان به مدت حدود ۱۲ هفته، ۱۰۰۸ چشمه‌ی پرتو X را آشکار کرده که بیشترشان سیاهچاله‌های ابرپرجرم (ابرسیاهچاله‌ها) هستند.

تصویر شگفت‌انگیزی که با بهره از رصدخانه‌ی فضایی پرتو X چاندرای ناسا گرفته شده به دانشمندان بهترین دیدگاهی که تاکنون از رشد سیاهچاله‌ها در درازنای میلیاردها سال، از اندکی پس از مهبانگ به بعد داشته‌اند را می‌دهد. این ژرف‌ترین تصویر پرتو ایکسی است که تاکنون گرفته شده زیرا نوردهی آن حدود ۷ میلیون ثانیه به درازا کشید، یعنی ۱۱ هفته و نیم از زمان رصدی تلسکوپ چاندرا.

این تصویر بخشی از "میدان ژرف جنوبی چاندرا" (CDF-S) است. بخش مرکزی تصویر بالاترین انباشت ابرسیاهچاله‌ها که تاکنون دیده شده را در بر دارد، حدود ۵۰۰۰ جرم که همگی در منطقه‌ای از آسمان به پهنای قرص کامل ماه جای دارند، هم‌ارز حدود یک میلیارد جرم در سرتاسر آسمان.

نیل برانت از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا در یونیورسیتی پارک پنسیلوانیا می‌گوید: «ما با این عکس جالب می‌توانیم نخستین روزهای سیاهچاله‌های کیهان را بکاویم و شیوه‌ی دگرگونی آنها در درازنای میلیاردها سال را ببینیم.» برانت رهبر گروهی از اخترشناسان بود که به بررسی این عکس پرداختند.

حدود ۷۰ درصد اجرامی که در این تصویر دیده می‌شوند ابرسیاهچاله‌هایی هستند (سیاهچاله‌های ابرپرجرم) با جرم‌هایی از حدود ۱۰۰ هزار تا ۱۰ میلیارد برابر جرم خورشید. گازی که به سوی این سیاهچاله‌ها می‌رود، با نزدیک‌تر شدن به افق رویداد آن (نقطه‌ی بی‌بازگشت) داغ و داغ‌تر می‌شود و پرتوهای پرانرژی X می‌گسیلد.

بین لو، عضو این گروه پژوهشی از دانشگاه نانجینگ چین می‌گوید: «دیدن سیاهچاله‌های آغازین کیهان کار بسیار دشواریست زیرا بی‌اندازه دورند و تنها زمانی درخشان می‌شوند که فعالانه در کار فرو کشیدن و بلعیدن مواد باشند. ولی اگر به مدت کافی با چاندرا به [یک بخش از] آسمان خیره شویم می‌‌توانیم شمار بسیاری از سیاهچاله‌های رو به رشد را بیابیم و بررسی کنیم، سیاهچاله‌هایی که برخی از آنها به نظر می‌رسد از نظر زمانی فاصله‌ی چندانی با مهبانگ ندارند.»

این تصویر پرتو ایکس فرا-ژرف به دانشمندان اجازه می دهد تا نظریه‌هایی درباره‌ی چگونگی رشد ابرسیاهچاله‌ها در مدت یک تا دو میلیارد سال پس از مهبانگ را بررسی کنند. پژوهشگران با بهره از این داده‌ها نشان دادند که این سیاهچاله‌ها در کیهان آغازین به طور عمده رشدی انفجاری داشتند نه این که به آرامی مواد را بعیده و جرمشان را افزایش دهند.

دانشمندان همچنین به شواهدی دست یافته‌اند که نشان می‌دهد ابرسیاهچاله‌ها احتمالا بذرهایی "سنگین" دارند -با جرم‌هایی از ۱۰ هزار تا ۱۰۰ هزار برابر خورشید.- نه بذرهایی سبک با جرم حدود ۱۰۰ برابر خورشید. این به یک راز مهم اخترفیزیکی اشاره می‌کند در این باره که این اجرام چگونه می‌توانستند به این سرعت رشد کنند و به جرم‌هایی نزدیک به یک میلیارد برابر خورشید، آن هم در زمانی که هنوز کیهان سن چندانی نداشت برسند.

پژوهشگران همچنین تابش پرتوهای ایکس را از کهکشان‌هایی بزرگ در فاصله‌هایی حدود ۱۲.۵ میلیارد سال نوری زمین دریافت کردند. بیشتر این پرتوهای ایکس که از دورترین کهکشان‌ها می‌آید به احتمال بسیار از شمار هنگفتی از سیاهچاله‌های ستاره‌وار درون این کهکشان‌ها سرچشمه می‌گیرد. سیاهچاله‌های ستاره‌وار از رُمبش یک ستاره‌ی غول‌پیکر، به جرم چندین خورشید پدید می‌آیند.

یکی از اعضای گروه به نام فابیو ویتو از دانشگاه پنسیلوانیا می‌گوید: «ما با آشکارسازی پرتو‌های ایکس از چنین کهکشان‌های دوردستی، چیزهای بیشتری درباره‌ی پیدایش و فرگشت سیاهچاله‌های ستاره‌وار و ابَرسیاهچاله‌ها در روزگار آغازین کیهان می‌آموزیم. ما داریم به زمانی در گذشته نگاه می‌کنیم که سیاهچاله‌ها مانند نوزادان و نوجوانان گرسنه، در گام‌های مهمی از رشدشان بودند.»

دانشمندان برای انجام این پژوهش داده‌های پرتو ایکس چاندرا را با داده‌های ژرف تلسکوپ فضایی هابل از همان بخش آسمان ترکیب کردند. آنها تابش پرتو ایکسِ بیش از ۲۰۰۰ کهکشان که توسط هابل یافته شده و در فاصله‌ی ۱۲ و ۱۳ میلیارد سال نوری زمین جای داشتند را بررسی کردند.

کارهای بیشتری باید به کمک تلسکوپ چاندرا و رصدخانه‌های پرتو ایکسِ آینده انجام شود تا پاسخی قطعی برای راز رشد سریع ابرسیاهچاله‌های آغازین یافته شود. با آغاز کار تلسکوپ فضایی جیمز وب، بررسی‌های پرتو ایکس سیاهچاله‌ها تا فاصله‌هایی از این هم دورتر گسترده خواهد شد.

پژوهش دیگری در همین زمینه: * ابرسیاهچاله های آغازین چگونه به این سرعت رشد کردند؟

-------------------------------------------------

به تلگرام یک ستاره در هفت آسمان بپیوندید:

https://telegram.me/onestar_in_sevenskies

واژه نامه:

NASA - Chandra X-ray Observatory - black hole - Big Bang - X-ray - Chandra Deep Field-South - supermassive black hole - full Moon - Niel Brandt - Pennsylvania State University - University Park - Pennsylvania - Sun - event horizon - Bin Luo - Nanjing University - China - Earth - stellar-mass black hole - star - Fabio Vito - Penn State - Hubble Space Telescope - James Webb Space Telescope

منبع: chandra

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان