کهن‌ترین ابرسیاهچاله‌های کیهان چگونه ساخته شدند؟

* شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای تازه نشان می‌دهند که جریان‌های گازی زِبَرصوتی که از مهبانگ به جا مانده بودند سوخت مورد نیاز برای ساخته شدن برخی ازبزرگ‌ترین و کهن‌ترین سیاهچاله‌های کیهان را فراهم کردند.

به باور انشمندان، ابرسیاهچاله‌هایی که ۱۳ میلیارد سال نوری دورتر از زمین یافته شده‌اند در همان آغاز پیدایش کیهان شکل گرفته‌اند، هر چند که بررسی سازوکار فیزیکیِ آفرینش آنها کار دشواری است.

پراکندگی ماده‌ی تاریک (چارچوب پس‌زمینه و چارچوب بالایی) و پراکندگی گاز (سه چارچوب پایین) به هنگام ساخته شدن یک ستاره‌ی بزرگ. این پراکندگی نامتقارن و گُوِه-مانند است. در چارچوب پایین، سمت راست منطقه‌ای از نظر گرانشی ناپایدار را می‌بینیم که ۲۶ هزار برابر خورشید جرم دارد.

بر پایه‌ی گزارش بنیاد کاولی، یک گروه بین‌المللی از پژوهشگران با بهره از یک شبیه‌سازی ابررایانه‌ای توانستند پیدایش یک ابرسیاهچاله از گازهای زبرصوتی (سریع‌تر از صوت) به جا مانده از مهبانگ را بازسازی کنند و روشی تازه برای درک شیوه‌ی پیدایش سیاهچاله‌های غول‌پیکر در روزگار آغازین کیهان پدید آورند.

نااوکی یوشیدا، نویسنده‌ی این گزارش و پژوهشگر اصلی بنیاد کاولی برای فیزیک و ریاضی کیهان (Kavli IPMU) می‌گوید: «این [یک] پیشرفت چشمگیر است. ریشه‌ی سیاهچاله‌های هیولا یک راز دیرپا بوده و اکنون ما برایش پاسخی یافته‌ایم.»

پژوهش‌های گذشته می‌گفتند ابرسیاهچاله‌های آغاز کیهان به احتمال بسیار از پسماندهای نخستین نسل ستارگان، و یا از رُمبش یک ابر گازی بزرگ و بسیار کهن پدید آمدند. ولی به نوشته‌ی گزارش تازه، آن نظریه‌ها توضیح نمی‌دادند که ابرسیاهچاله‌ها چگونه در آغاز کیهان به این سرعت رشد کردند و تا این اندازه بزرگ شدند.

دانشمندان با افزودن گازهای زبرصوتی که در مهبانگ پدید آمده بودند به شبیه‌سازی‌های تازه، توانستند بر این مشکل چیره شوند. بر پایه‌ی این مدل تازه، در زمانی که کیهان ۱۰۰ میلیون سال از عمرش می‌گذشت، این جریان‌های مواد با ماده‌ی تاریک پیرامون درآمیختند و یک ابر گازی چگال و آشفته پدید آوردند. درون این ابر، یک پیش‌ستاره آغاز به پیدایش کرد و با مصرف گازهای پیرامون، در مدتی کوتاه بی‌اندازه بزرگ شد.

نمای نزدیک از انباشت گاز چگال پیرامون یک پیش‌ستاره (مرکز). گازهای پرسرعتی که از بالا، سمت چپ رو به راست تصویر جریان دارد ابر گازی مرکزی را می‌فشارد. در مناطق زرد تا سبز روشن هم گسترش آشفتگی‌های شدید دارد گسترش می‌یابد.

یوشیدا می‌گوید: «این ستاره پس از آن که به جرمی ۳۴۰۰۰ برابر خورشید رسید، آغاز به رمبش زیر گرانش خود کرد و سیاهچاله‌ای بزرگ پدید آورد. این سیاهچاله‌های بزرگ آغاز کیهان به رشد خود ادامه دادند و با ادغام با یکدیگر یک ابرسیاهچاله ساختند.»

یافته‌های این دانشمندان که در شماره‌ی ۲۸ سپتامبر نشریه‌ی ساینس منتشر شده، به اخترشناسان در بهتر شناختن رشد سیاهچاله‌های بزرگ کمک خواهد کرد.

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

کانال تلگرام یک ستاره در هفت آسمان:

telegram.me/onestar_in_sevenskies

واژه نامه:

computer simulation - supersonic - Big Bang - black hole - Supermassive black hole - Earth - supercomputer simulation - Kavli Institute - Naoki Yoshida - Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe - Kavli IPMU - protostar - Science - wedge

منبع: Space.com

برگردان: یک ستاره در هفت آسمان