دیدبان شمال:
ستارهشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب(JWST)، یک غول خفته را که یک ابرسیاهچاله خفته در فاصله حیرتانگیز ۱۰ میلیارد سال نوری از ماست، وزن کردهاند. این باعث میشود این سیاهچاله، دورترین ابرسیاهچالهای باشد که دانشمندان تاکنون جرم آن را اندازهگیری کردهاند.
این ابرسیاهچاله یا سیاهچاله کلانجرم در قلب کهکشان MRG-M0138 واقع شده است و همانطور که جهان تقریباً ۴ میلیارد ساله بوده، دیده میشود و اکنون به لطف تلسکوپ فضایی «جیمز وب» میدانیم که جرم آن به شکلی باورنکردنی ۶ میلیارد برابر جرم خورشید است.
ابرسیاهچالهها میتوانند هنگام تغذیه فعال بسیار قابل توجه باشند و بنابراین توسط انبوهی از ماده در منطقهای به نام «هستههای کهکشانی فعال»(AGN) احاطه شدهاند. یک AGN به دلیل نیروهای گرانشی عظیم سیاهچاله، بسیار درخشان میدرخشد. با این حال از آنجا که سیاهچالهها توسط مرزی به دام اندازنده نور به نام «افق رویداد» احاطه شدهاند، سیاهچالههای خفته با ذخایری که به خوبی ذخیره نشدهاند، بسیار گریزانتر هستند. آنها عملاً نامرئی هستند.
با این حال، حتی این سیاهچالهها نیز تأثیرات گرانشی دارند که میتواند بیش از صفحات چرخان گاز و غبار تأثیر بگذارد. این تأثیر همچنین میتواند بر حرکت ستارگان در مدار سیاهچالهها تأثیر بگذارد و آن ستارگان واقعاً قابل مشاهده هستند.
تیم پشت این تحقیق برای شناسایی و اندازهگیری جرم این ابرسیاهچاله از «جیمز وب» برای ردیابی حرکت ستارگان در قلب کهکشان MRG-M0138 استفاده کرد. این ترفند ردیابی ستاره در گذشته برای وزن کردن سیاهچالههای خفته بسیار نزدیکتر به زمین، به عنوان مثال برای ابرسیاهچاله «کمان ای*» با جرم ۴.۳ میلیون برابر خورشید در قلب کهکشان خودمان استفاده شده است.
با این حال، ابرسیاهچاله «کمان ای*» و ستارگان همراه آن تنها ۲۶ هزار سال نوری از ما فاصله دارند و دورترین سیاهچالهای که این تکنیک موسوم به «پویایی ستارهای» برای وزن کردن آن استفاده شده بود، تنها ۷۰۰ میلیون سال نوری از ما فاصله داشت.
این تحقیق جدید با حدود ۱۵ برابر فاصله رکورددار قبلی، اولین باری است که با موفقیت برای اندازهگیری جرم چنین غول خفته دوردستی به کار گرفته شده است.
ریچارد الیس(Richard Ellis)، رهبر این تیم تحقیقاتی و دانشمند کالج دانشگاهی لندن در بیانیهای گفت: تعیین چگونگی حرکت جمعی ستارگان در هسته این کهکشان دوردست به ما این امکان را داده است که جرم ابرسیاهچاله غیرقابل تشخیص آن را اندازهگیری کنیم.
وی افزود: با نشان دادن امکانسنجی چنین تکنیکی برای کهکشانها در جهان اولیه، اکنون میتوانیم سرشماری کاملتری از چگونگی توسعه سیاهچالهها در طول زمان انجام دهیم و نقش آنها را در شکلدهی تکامل کهکشانها استنباط کنیم.
با این حال، تعیین حرکت ستارگان در قلب کهکشان MRG-M0138 به هیچ وجه ساده نبود. این امر به یک پدیده کیهانی طبیعی به نام «عدسی گرانشی» یا «همگرایی گرانشی» نیاز داشت که از نظریه گرانش آلبرت اینشتین که به عنوان «نسبیت عام» شناخته میشود، پدیدار شد.
عدسی گرانشی چیست؟
نظریه نسبیت عام پیشبینی میکند که اجرام دارای جرم، انحنای واقعی در بافت فضازمان (وحدت چهاربعدی شامل سه بعد فضا و یک بعد زمان) ایجاد میکنند. گرانش از این انحنا ناشی میشود و از آنجا که هرچه جرم بزرگتر باشد، انحنا بیشتر است، هرچه جرم یک جسم بزرگتر باشد، گرانش آن قویتر است.
عدسی گرانشی زمانی رخ میدهد که یک جسم عظیم مانند یک کهکشان یا خوشه کهکشانی بین یک جسم پیشزمینه دورتر و زمین قرار گیرد. هنگامی که نور از یک منبع پسزمینه از انحنای فضا ناشی از جسم پیشزمینه عظیم یا عدسی گرانشی عبور میکند، مسیر معمولاً مستقیم آن منحنی میشود.
هرچه نور به عدسی گرانشی نزدیکتر شود، مسیر آن بیشتر منحرف میشود و این بدان معناست که نور از یک جسم در زمانهای مختلف به تلسکوپهای ما میرسد. این میتواند جسم را بزرگنمایی کند و در موارد شدید میتواند باعث شود که یک جسم چندین بار در موقعیتهای مختلف در یک تصویر ظاهر شود.
اثر همگرایی گرانشی یک کهکشان بین MRG-M0138 و زمین، نور آن کهکشان دور را مجدداً متمرکز کرد و آن را 30 برابر بزرگنمایی کرد و به الیس و همکارانش اجازه داد تا جزئیات داخلی MRG-M0138 را به طور پیچیدهای بازسازی کنند.
اندرو نیومن(Andrew Newman) از اعضای این تیم تحقیقاتی گفت: با ترکیب دادههای «جیمز وب» با همگرایی گرانشی توانستیم درون حوزه نفوذ سیاهچاله را بررسی کنیم، جایی که گرانش آن سرعت ستارگان را افزایش میدهد.
وی افزود: این یکی از بهترین تکنیکهایی است که ما برای وزن کردن یک سیاهچاله داریم، بنابراین ما هیجانزده بودیم که آن را به دوره بسیار قدیمیتری از تاریخ کیهان گسترش دهیم.
این تیم علاوه بر بررسی این سیاهچاله خفته همچنین مشخص کرد که خود MRG-M0138 نیز خفته است، به این معنی که دیگر ستاره جدیدی تشکیل نمیدهد.
این احتمالاً نتیجه یک تغذیه دیوانهوار این سیاهچاله عظیم در اوایل تاریخ خود است، زمانی که به عنوان یک اختروش شعلهور در قلب یک AGN ظاهر میشد. انرژی آزاد شده در این مرحله، گاز و غبار را هم از سیاهچاله دور میکرد و به مرحله تغذیه آن و خود MRG-M0138 پایان میداد. این امر کهکشان را از مواد خام برای تشکیل ستاره تهی میکرد و در نتیجه نرخ تولد ستارهای آن را کاهش میداد.
این بدان معناست که با این مشاهدات و با دادههای بیشتر از سیاهچالههای خفته، دانشمندان میتوانند رابطه بین رشد کهکشان و رشد ابرسیاهچالهها و همچنین نقشی را که این غولهای کیهانی در قطع تشکیل ستاره در کهکشانهای میزبان خود ایفا میکنند، بهتر درک کنند./ ایسنا
