به گزارش سرویس ترجمه ایمنا، هنگامی که سوخت ستاره‌ای با وزن بیش از ۲۰ برابر خورشید به اتمام می‌رسد، سیاه‌چاله‌ای به‌وجود می‌آید. «سیاه‌چاله» جرمی بسیار عظیم با میدان گرانشی شدید است که هیچ نور (تابش الکترومغناطیسی) یا ذرات ریز اتمی توانایی گریز از آن را ندارد.
یافتن سیاه‌چاله‌ها
یافتن سیاه‌چاله‌ها بسیار سخت است. دانشمندان تخمین می‌زنند که ده‌ها میلیون سیاه‌چاله در اطراف کهکشان راه‌شیری وجود دارد؛ بااین‌حال تاکنون تنها چند ده مورد از آن‌ها شناسایی شده است.
گرانش بسیار قوی این اجرام که حتی نور را به دام می‌اندازد باعث شده دانشمندان برای یافتن آن‌ها به سرنخ‌هایی از محیط اطرافشان بسنده و در واقع اعتماد کنند. اخترشناسان می‌توانند اثرات سیاه‌چاله‌ها را بر محیط اطراف خود مطالعه کنند که شامل جت‌های الکترونی قدرتمندی می‌شود که مسافت‌های زیادی را طی می‌کنند و هزاران سال نوری از مراکز کهکشان‌ها فاصله دارند. سقوط ماده به سمت سیاه‌چاله نیز می‌تواند در حالت ساطع شدن نور درخشان دیده شود و اگر بتوان سرعت این ماده در حال سقوط را اندازه‌گیری کرد، می‌توان جرم خود سیاه‌چاله را نیز تعیین کرد.
هابل مطالعاتی اساسی روی جت‌ها و دیسک‌های ماده در اطراف تعدادی از سیاه‌چاله‌ها داشته است. این تلسکوپ موفق به کشف سیاه‌چاله‌هایی با جرم سه میلیارد برابر خورشید در مرکز بعضی از کهکشان‌ها شده و با ارائه شواهد قوی مبنی بر وجود سیاه‌چاله‌ها در مرکز همه کهکشان‌های بزرگ و حتی کهکشان‌های کوچک بشریت را شگفت‌زده کرده است.
مطالعات هابل همچنین حاکی است که در اطراف بسیاری از سیاه‌چاله‌ها یک "قرص برافزایشی" از مواد وجود دارد که در حین سقوط در سیاه‌چاله از خود انرژی ساطع می‌کند. شکاف میان "قرص برافزایشی" و سیاه‌چاله نشان‌دهنده درونی‌ترین مداری است که قبل از فرورفتن در سیاه‌چاله می‌توان در آن قرار داشت. شعاع این مدار بستگی به این دارد که آیا سیاه‌چاله در حال چرخش است یا خیر؟ چنانچه سیاه‌چاله در حال چرخش باشد، مواد می‌توانند در مدار نزدیک‌تری به چرخش درآیند که در این صورت حرکت مواد سریع‌تر از زمانی است که سیاه‌چاله در حال چرخش نباشد.
تلسکوپ فضایی هابل موفق به مشاهده فواره‌های ایجادشده توسط سیاه‌چاله‌ها و همچنین رصد دیسک‌های درخشانی از مواد در اطراف سیاه‌چاله‌های بزرگ شد. علاوه بر این تشخیص داد که گویی کهکشان‌های بزرگ‌تر میزبان سیاه‌چاله‌های بزرگ‌تر هستند، لذا باید مکانیزمی وجود داشته باشد که شکل‌گیری کهکشان را به سیاه‌چاله آن و بالعکس پیوند دهد.
GNz7q، سیاه‌چاله‌ای در حال رشد و عظیم
اخترشناسان با استفاده از داده‌های تلسکوپ فضایی هابل، یک سیاه‌چاله به سرعت در حال رشد را در کیهان اولیه شناسایی کرده و آن را «حلقه گمشده» حیات میان کهکشان‌های ستاره‌ساز جوان و اولین سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در نظر گرفتند. تصویر ارائه‌شده نشان‌دهنده سیاه‌چاله‌ای بسیار پرجرم است که درون هسته پوشیده‌شده با غبار یک کهکشان ستاره‌زای قوی قرار دارد که با از بین رفتن گردوغبار در نهایت به یک اختروش بسیار درخشان تبدیل خواهد شد. قدمت این سیاه‌چاله غبارآلود در حال رشد به ۷۵۰ میلیون سال پس از انفجار بزرگ باز می‌گردد، یعنی زمانی که کیهان در حال عبور از نخستین سال‌های پس از تولد خود به‌سر می‌برد.
طبق شواهد به‌دست‌آمده، این هیولای عظیم فضایی که نخستین مورد در نوع خود محسوب می‌شود و نام مستعار GNz7q را به خود اختصاص داده است در حال تبدیل شدن به یک سیاه‌چاله کلان‌جرم است. تلسکوپ فضایی هابل در رصدهای خود از این ابرسیاه‌چاله نوپا موفق به کشف منبعی فشرده از اشعه ماورا بنفش (UV) و نور مرئی مادون قرمز شد که با تابش مورد انتظار از موادی که به درون یک سیاه‌چاله می‌ریزند مطابقت دارد.
سیاه‌چاله‌های در حال رشد سریع پیش از این به کمک تئوری‌سازی و شبیه‌سازی‌های کامپیوتری پیش‌بینی شده بودند، اما GNz7q واقع در گوشه‌ای دنج از سمت شمال آسمان بی‌کران شب، نخستین نمونه از نوع خود محسوب می‌شود که در قاب دوربین هابل قرار گرفته و رصد شده است. خواص آن نیز در سراسر طیف الکترومغناطیسی با پیش‌بینی‌های شبیه‌سازی‌های نظری اخترشناسان مطابقت دارد. عظمت سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم با وزنی میلیون‌ها تا میلیاردها برابر بیشتر از خورشید و سرعت رشد آن‌ها از اسرار دنیای امروز نجوم محسوب می‌شود. تئوری‌های فعلی پیش‌بینی می‌کند که زندگی سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در هسته‌های پوشیده از غبار کهکشان‌های به‌شدت ستاره‌ساز و پیش از بیرون راندن گاز و گردوغبار اطراف آن‌ها و ظهور اختروش‌های بسیار درخشان آغاز می‌شود.
اختروش چیست؟
اختروش یا کوآزار یک سیاه‌چاله بسیار پرجرم است که در مرکز یک کهکشان دور قرار دارد و از گاز تغذیه می‌کند. این اجرام کیهانی نام خود را از نخستین روزهای کشف در سال ۱۹۶۳ گرفتند که اخترشناسان آن‌ها را اجرامی ستاره‌مانند، اما ساطع‌کننده امواج رادیویی می‌دانستند. استفاده از این اصطلاح در حال حاضر برای مشخص کردن تمام تغذیه‌کننده‌ها و در نتیجه سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم درخشان که اغلب هسته‌های فعال کهکشانی نیز نامیده می‌شوند، فراگیر است.
درخشان نامیدن سیاه‌چاله‌ها البته کمی متناقض به‌نظر می‌رسد چراکه این اجرام سیاه هستند و با جرمی بالغ بر میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید، در تاریکی‌های تقریباً همه کهکشان‌های عظیم جا خوش کرده و از نظرها پنهان مانده‌اند. اما اختروش‌ها نژاد متفاوتی از سیاه‌چاله‌ها محسوب می‌شوند که در کهکشان‌هایی با ذخایر گازی فراوان زندگی می‌کنند. این ذخایر به احتمال زیاد در اثر برخوردهایی تأمین می‌شود که کهکشان میزبان با کهکشانی دیگر داشته است. گازها طی این فرآیند به اطراف می‌چرخد، گرم می‌شود و در سراسر طیف الکترومغناطیسی تشعشعاتی ساطع می‌کند. سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم موجود در کهکشان‌های نزدیک راه شیری معمولاً چنین میزانی از گاز در دسترس ندارند، بنابراین اختروش‌ها معمولاً در کهکشان‌های دور یافت می‌شوند.
اختروش فقط تغذیه‌کننده سیاه‌چاله نیست بلکه تولیدکننده ساختارهای نوری است که آن را احاطه کرده است. جت‌هایی که در اطراف سیاه‌چاله‌ها شلیک می‌شود، منتشرکننده همه طیف‌ها از امواج رادیویی تا اشعه ایکس است. نور مرئی و فرابنفش از دیسک درخشان مواد در حال فروریزش می‌آید و گازهای داغ‌تر بالای دیسک به‌صورت انرژی اشعه ایکس می‌تابد. دورتر از سیاه‌چاله نیز گردوغبار و گاز در طول موج‌های فروسرخ می‌درخشد.
اختروش‌ها اغلب از میزبان خود بیشتر می‌درخشند و تنها یک «قرص برافزایش» آن‌ها که با جرم سیاه‌چاله‌اش بزرگ می‌شود، معمولاً چند روز نوری وسعت دارد. بااین‌وجود فاصله بسیار زیاد آن‌ها باعث می‌شود حتی قوی‌ترین تلسکوپ‌ها قادر به شناسایی تمام ساختارهای آن‌ها نباشند. به‌این‌ترتیب، اخترشناسان باید جزئیات اختروش‌ها را با استفاده از تکنیک‌هایی هم‌چون تجزیه‌وتحلیل طیف‌سنجی (گسترش نور بر اساس طول موج) یا منحنی‌های نور (گسترش نور تا زمان رسیدن آن) مشخص کنند.
رشد سریع سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم
تئوری‌های شکل‌گیری ابرسیاه‌چاله‌ها یا سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم تاکنون شامل رخ دادن آن در هسته‌های غبارآلود کهکشان‌های ستاره‌زا بوده است تا زمانی که با رانده شدن گازهای اطراف آن‌ها تنها سیاه‌چاله‌های فعال یا اختروش‌های درخشان باقی بماند.
کهکشان‌های غبارآلود ستاره‌زا و اختروش‌های درخشان هر دو در کیهان اولیه وجود داشته و شناسایی شده‌اند که GNz7q ویژگی‌های هر دو (کهکشان ستارگان غبارآلود و اختروش) را دارد. مناطق قرمزرنگ عکس ارائه‌شده توسط هابل نیز نشان‌دهنده مناطق گردوغبار است. GNz7q همچنین فاقد ویژگی‌های مختلف مرتبط با گسیل از قرص برافزایش سیاه‌چاله کلان‌جرم است که معمولاً در اختروش‌های معمولی و بسیار درخشان مشاهده می‌شوند که به احتمال زیاد این امر توضیحی برای نوپا و کم‌جرم بودن آن محسوب می‌شود. بااین‌حال رفتار آن کاملاً مطابق پیش‌بینی‌های مربوطه است.
به‌این‌ترتیب GNz7q با ایجاد ارتباطی مستقیم میان دو مجموعه کمیاب ذکرشده، فراهم‌آورنده راهی جدید برای درک چگونگی رشد سریع سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در نخستین روزهای شکل‌گیری کیهان است. امید آن می‌رود که کشف سیستماتیک اجسام مشابه با استفاده از بررسی‌های اختصاصی با وضوح بالا در کنار بهره‌گیری از ابزارهای طیف‌سنجی پیشرفته تلسکوپ فضایی جیمز وب، بتواند راه را برای مطالعه دقیق‌تر اجرامی هم‌چون GNz7q با جزئیات بی‌سابقه و عمیق‌تر هموار کند. توصیف کامل این اجرام و بررسی تکامل و فیزیک زیربنایی آن‌ها با جزئیات بسیار بیشتر توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب امکان‌پذیر خواهد شد و با فعال شدن کامل این تلسکوپ فضایی می‌توان قاطعانه تعیین کرد که این سیاه‌چاله‌های به سرعت در حال رشد تا چه میزان در فضا وجود دارند و در مناطق آن‌ها چه می‌گذرد.
نظر شما