جیمز وب نوع جدیدی از اجرام کیهانی را کشف کرد: ستاره سیاه چاله ای ، هیولایی با جرم 100 هزار برابر خورشید - آقای معلم

تفاوت بنیادین یک ستاره سیاه چاله ای با ستارگان معمولی در منبع تأمین انرژی آن نهفته است. برخلاف خورشید یا سایر ستارگانی که می شناسیم، در قلب این جرم فرآیند هم جوشی هسته ای رخ نمی دهد؛ بلکه یک سیاه چاله مرکزی با بلعیدن مداوم ماده، انرژیتأمین می نماید. بر اساس پژوهشی که در مجله نیچر (Nature) منتشر شده است، سیاه چاله مستقر در مرکز این شیء حدود 100 میلیارد برابر بیشتر از هر ستاره شناخته شده دیگری انرژی آزاد می نماید. این جرم بسیار باستانی است و تنها 700 میلیون سال پس از انفجار بزرگ (Big Bang) شکل گرفته است؛ زمانی که کیهان هنوز در مراحل اولیه شکل گیری ساختارهای بزرگ خود بود.

معمای نقاط سرخ کوچک در کیهان اولیه

کشف این پدیده بی نظیر پاسخی به یکی از معماهای اخیر دنیای نجوم است که با آغاز به کار جیمز وب مطرح شد. از سال 2022 که این تلسکوپ عملیاتی شد، صدها نقاط سرخ کوچک (Little Red Dots) در کیهان اولیه مشاهده شدند که شرحی برای آن ها وجود نداشت. این اشیاء به قدری متراکم و پرجرم بودند که با درک فعلی ما از فیزیک همخوانی نداشتند؛ آن ها برای ستاره بودن بیش از حد بزرگ و برای کهکشان بودن بیش از حد فشرده به نظر می رسیدند. فرضیات زیادی مطرح شد، اما ایده شبه ستاره (Quasi-star) که حدود دو دهه پیش به صورت تئوری پیشنهاد شده بود، به مجذوب نماینده ترین گزینه برای دانشمندان تبدیل شد.

یکی از دلایل اصلی تردید دانشمندان در پذیرش ماهیت این اجرام، عدم مشاهده تابش اشعه ایکس (X-ray emission) بود که معمولاً از سیاه چاله های کلان جرم انتظار می رود. اما نظریه ستاره سیاه چاله ای این تناقض را به خوبی حل می نماید؛ لایه های فوق متراکم گاز پیرامون سیاه چاله مانند یک زره عمل نموده و مانع از خروج اشعه ایکس می شوند. در ماه می امسال، یک تیم تحقیقاتی دیگر پیروز شد شواهدی از نشت ضعیف اشعه ایکس را در یکی از این اجرام ردیابی کند که ثابت کرد یک سیاه چاله واقعاً در قلب آن ها کمین نموده است. این یافته ها نشان داد که ما با طبقه بندی کاملاً نوی از اجرام آسمانی روبرو هستیم.

شبیه سازی های رایانه ای و تایید لایه های هیدروژنی

تیم تحقیقاتی دانشگاه هاوایی به سرپرستی روهان نایدو (Rohan Naidu) زمانی به این کشف بزرگ نزدیک شد که متوجه افت ناگهانی درخشندگی در طول موج های خاصی از این نقاط سرخ شد. این رفتار معمولاً در ستارگان جوان دیده می گردد که نور آن ها از میان گرد و غبار اتمسفر اولیه عبور می نماید؛ اما داده های جیمز وب هیچ اثری از غبار نشان نمی دادند. آن ها با اجرای شبیه سازی های پیچیده متوجه شدند که یک لایه ضخیم از هیدروژن متراکم (Dense hydrogen) می تواند دقیقاً همین اثر نوری را ایجاد کند. وجود سیاه چاله مرکزی نیز درخشندگی فوق العاده زیاد این جرم را که فراتر از توان هر ستاره معمولی است، به خوبی توجیه می نماید.

یافته های این پژوهش نشان می دهد که احتمالاً بسیاری از نقاط سرخ کوچکی که جیمز وب در اعماق فضا رصد نموده است، در واقع همین مدل ستاره سیاه چاله ای هستند. نایدو معتقد است که این اجرام در کهکشان های اولیه به قدری درخشان هستند که نور آن ها تمام کهکشان میزبان را تحت الشعاع قرار می دهد. به عبارت دیگر، آنچه ما می بینیم نه یک کهکشان، بلکه درخشش خالص یک ستاره سیاه چاله ای است که در تنهایی خیره نماینده اش می درخشد. کشف این جرم آسمانی نشان می دهد که در سپیده دم آفرینش، مسیرهای متفاوتی برای شکل گیری ساختارهای بزرگ وجود داشته است. این موضوع می تواند فهم ما از تاریخ تکامل سیاهچاله ها را دگرگون کند.

اهمیت یافتن اجرام بی همتا در آرشیوهای نجومی

در دنیای علم نجوم، یافتن پدیده ای که هیچ نمونه مشابهی در داده های میلیاردها ستاره و کهکشان نداشته باشد، یک پیروزیت استثنایی محسوب می گردد. دانشمندان سال هاست که پایگاه های داده بزرگ را برای یافتن الگوهای تکراری جستجو می نمایند، اما MoM-BH*-1 جرمی است که در هر یک میلیارد مورد، تنها یک بار رخ می دهد. این کشف به ما یاری می نماید تا بفهمیم سیاه چاله های کلان جرم در ابتدای دنیا چگونه با این سرعت رشد نموده اند. در واقع این اجرام حلقه مفقوده ای هستند که شرح می دهند چگونه یک سیاه چاله می تواند در مدت زمان کوتاهی به جرمی معادل میلیون ها برابر خورشید دست یابد و کهکشان ها را شکل دهد.

تحقیقات روی این ستارگان عجیب همچنان ادامه دارد و دانشمندان امیدوارند با رصدهای دقیق تر جیمز وب، لایه های بیشتری از اتمسفر گازی آن ها را بشکافند. اگر نظریه ستارگان سیاه چاله ای به طور کامل تایید گردد، باید کتاب های درسی اخترشناسی را بازنویسی کرد؛ چرا که مرز میان ستاره و سیاه چاله فراتر از آنچه تصور می کردیم، در هم تنیده است. این اجرام یادآور این حقیقت هستند که کیهان در نخستین لحظات پس از تولد، مکانی بسیار خشن تر و شگفت انگیزتر از تصورات فعلی ما بوده است. رصد این هیولاهای باستانی در واقع سفر به زمانی است که نور برای اولین بار در تاریکی مطلق کیهان آغاز به درخشش کرد.

پیشنهاد اختصاصی سردبیر (علیرضا مجیدی)

این مقاله مجذوب نماینده و جالب بود؟! پس برای خواندن این نوشته های مرتبط کلیک کنید:

• انتروپیک جزئیات بیشتری درباره نحوه کارکرد واترمارک های نو کلود منتشر کرد
• آموزش نصب اتوماتیک فایل DMG در مک با برنامه رایگان EasyDMG
• میانسالی و کهنسالی دیجیتال نسل ایکس و سرنوشت نخستین سالمندان آنلاین
• حالا دیگر مدیر رسانه اکسیوس افتخار می نماید که هوش مصنوعی برایش رمان ها را خلاصه و ساده می نماید
• چگونه کتابداران کتابخانه های تمبوکتو با حفاظت از کلمات در برابر افراط گرایی ایستادند؟
• اعتماد شبکه تلویزیونی PBS به ارائه دهنده فضای ابری و از دست رفتن 50 ترابایت اطلاعاتش
• پیروزی دانش بر اجماع اشتباه؛ داستان کشف خط مایا به وسیله کنوروزوف
• سیستم عامل کره شمالی روی تمام فایل های کاربران واترمارک مخفی درج می نماید
• دلیل واقعی انفجار راکتور هسته ای SL1 و تئوری مثلث عشقی
• هتل ریوگیونگ؛ چگونه یک آسمان خراش به نماد شکست روانی یک ملت تبدیل شد؟
• وقتی یک غذا باعث می گردد این کرم کوچک به یک زنجیره زنده چندسر تبدیل گردد
• شرط روسیه برای هوش مصنوعی: انطباق با ارزش های اخلاقی و سنتی