نوری که در ورطه زمان و مکان چشمک می زند، اولین است سیاه چاله ما تا به حال دیده ایم
نوری که توسط تیمی به سرپرستی اخترفیزیکدان روبرتو مایولینو از دانشگاه کمبریج شناسایی شد، شعله ای است که از کهکشان میزبان سیاهچاله در حالی که به طور اجتناب ناپذیری به سمت افق رویداد می چرخد، ساطع می شود. به نظر می رسد که تنها 400 میلیون سال بعد است مهبانگسیاهچاله در حال حاضر پرجرم است – حدود 1.6 میلیون برابر جرم خورشید.
این یافته‌ای است که به‌نظر می‌رسد مدل فروپاشی مستقیم تشکیل سیاه‌چاله‌های پرجرم در کیهان اولیه را تأیید می‌کند، نه یک فرآیند برافزایش طولانی و آهسته از چیزی با جرم یک ستاره بزرگ.
مایولینو می‌گوید: «در جهان برای دیدن چنین سیاه‌چاله‌ای بسیار زود است، بنابراین ما باید راه‌های دیگری را در نظر بگیریم که می‌توانند شکل بگیرند.
کهکشان‌های اولیه بسیار غنی از گاز بودند، بنابراین مانند یک بوفه برای آنها خواهند بود سیاه چاله ها“
کهکشان مورد بحث، کهکشانی است که قبلا دیده بودیم. آن را GN-z11 می نامند و همینطور بود چندین سال پیش شناسایی شد از مشاهدات هابل به عنوان اولین کهکشانی که در جهان دیده‌ایم – نور آن 13.4 میلیارد سال سفر کرد تا به ما برسد (بیگ بنگ حدود 13.8 میلیارد سال پیش بود). این رکورد از آن زمان بهبود یافته است مشاهدات تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، اما GN-z11 هنوز آماده نیست.
JWST پس از کشف GN-z11 راه‌اندازی شد و سطح بی‌سابقه‌ای از حساسیت را برای رصد جهان دور ارائه کرد. بنابراین مایولینو و تیمش از تلسکوپ فضایی جدید استفاده کردند تا نگاهی بسیار دقیق تر به GN-z11 که هابل می توانست ارائه دهد برای دیدن آنچه ممکن است در قلب کهکشان دور پنهان باشد، به دست آورند.
مشاهدات JWST طیفی از کهکشان را به تصویر کشیده است که محققان در تجزیه و تحلیل دقیق آن را تشریح کردند تا ببینند نور GN-z11 چگونه تولید می شود. و در این طیف، آنها نشانه‌های برافزایش را پیدا کردند، فرآیندی که توسط آن سیاهچالهها ماده را جذب می‌کنند.
خود سیاهچالهها نوری تولید نمی‌کنند. در نزدیکی معینی به مرکز سیاهچاله، که به عنوان افق رویداد شناخته می شود، گرانش آنقدر قوی می شود که نور آنقدر سریع نیست که بتواند از کشش آن فرار کند. اما فراتر از افق رویداد، ماده در محیط شدید اطراف سیاهچاله می چرخد و می چرخدتشکیل دیسکی که به آن وارد می شود.
این قرص برافزایشی کاملاً شعله ور است از نوری که توسط گرانش و اصطکاک گرم می شود تا بر نور کهکشان میزبان خود تسلط یابد. محققان دریافتند این منبع نوری است که GN-z11 را روشن می کند.
در واقع، سیاهچاله با چنان سرعتی تغذیه می‌کند که احتمالاً کهکشان نوزاد را نابود می‌کند: با تغذیه، سیاهچاله شروع به انتشار می‌کند. بادهای هسته ای قدرتمند که در نهایت تمام گازهای ستاره ساز در کهکشان را منفجر می کند و در نتیجه یک جسم ثابت به طور مسالمت آمیزی در فضا حرکت می کند و تعداد کمی از ستاره های جدید را تشکیل می دهد.
به گفته محققان، GN-z11 کهکشان بسیار کوچکی است که حدود 100 برابر کوچکتر از کهکشان راه شیری است. با سرعتی که به نظر می رسد سیاهچاله در حال تغذیه است، زمان زیادی طول نمی کشد تا گاز به فضای بین کهکشانی کشیده شود. در این فرآیند، این امر مانع از رشد سیاهچاله می شود زیرا هر ماده ای را که می تواند برای “غذا” استفاده کند، از بین می برد.
اندازه سیاهچاله آنقدر بزرگ است که از چیزی به اندازه یک ستاره در 400 میلیون سال پس از انفجار بزرگ تشکیل شده باشد. اما می تواند در این زمینه به باشگاه بپیوندد. ستاره شناسان بر این باورند که در اوایل جهان، سیاهچاله ها می توانستند مستقیماً از فروپاشی گرانشی توده های عظیم ماده تشکیل شده باشند.
همچنین، از آنجایی که به نظر می‌رسد همه کهکشان‌ها دارای یک سیاهچاله در مرکز خود هستند، منطقی است فکر کنیم که همه کهکشان‌های قبلی که با JWST مشاهده شده‌اند نیز دارای یک سیاهچاله باشند.
اما GN-z11 اولین مورد تایید شده و اندازه گیری شده در طلوع جهان است، در زمانی که به نام شناخته می شود. دوران یونیزه شدن مجدد. قبل از این دوران، فضا مبهم بود. تنها زمانی که ماده دوباره یونیزه شد، فضا شفاف شد و نور آزادانه جریان پیدا کرد.
یکی از سوالات داغ کیهان شناسی منبع تشعشعات یونیزان است. GN-z11 نشان می‌دهد که سیاهچالهها نقش داشته‌اند.
“GN-z11 اولین کهکشان ابر نورانی است [in the early Universe] از نظر طیف سنجی تایید شود و چنین تجزیه و تحلیل طیف سنجی دقیقی برای آنها امکان پذیر است.” محققان در مقاله خود می نویسند.
سناریوی هسته فعال کهکشانی که توسط تجزیه و تحلیل ما آشکار شد، توضیحی طبیعی برای درخشندگی خارق‌العاده GN-z11 ارائه می‌کند. اگر این نماینده کلاس وسیع تری از کهکشان های درخشان کشف شده است [in the early Universe] از JWST، پس این کار با مدل‌ها و شبیه‌سازی‌ها فشار را تا حد زیادی کاهش می‌دهد و ممکن است نقش قوی‌تری را برای هسته‌های فعال کهکشانی در یونیزاسیون مجدد کیهان نشان دهد.
این مطالعه در منتشر شد طبیعت.
