راز «نقاط قرمز کوچک» در آغاز زمان فاش شد؛ پای «همدمهای آبی» در میان است
کلیک کن!
مدتی بود که اخترشناسان با دیدن دادههای تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) دچار نوعی سردرگمی علمی شده بودند. در تصاویر ژرف این تلسکوپ از کیهان اولیه، اجرامی به چشم میخوردند که به آنها «نقاط قرمز کوچک» (Little Red Dots) میگفتند؛ نقاطی که به طرز عجیبی فشرده و در عین حال به شدت درخشان بودند. این مورد خاص واقعاً با مدلهای قبلی جور در نمیآمد. حالا تیمی از دانشمندان دانشگاه ییل پیشنهاد دادهاند که این نقاط قرمز، در واقع تنها نیستند و راز اصلی آنها در همدمهای آبیرنگی نهفته است که تا همین اواخر دیده نمیشدند.
در این مقاله قصد داریم بررسی کنیم که این نقاط قرمز مرموز واقعاً چه هستند و چرا کشف همراهان آبی آنها میتواند نحوه درک ما از تولد سیاهچالهها را دگرگون کند. آیا ممکن است این اجرام همان «بذرهای» اولیه سیاهچالههای کلانجرم باشند که همیشه به دنبالشان بودیم؟ با هم میبینیم که چطور تابش فرابنفش یک کهکشان کوچک میتواند باعث فروپاشی یک ابر گازی به درون یک سیاهچاله غولپیکر شود.
ظهور ناگهانی نقاط قرمز در سپیدهدم کیهان
شاید تا حالا تصور میکردید که کهکشانها و سیاهچالهها به آرامی و در طی میلیاردها سال شکل گرفتهاند، اما جیمز وب نشان داد که جهان در ۶۰۰ میلیون سال اول خود، بسیار پرکارتر از این حرفها بوده است. نقاط قرمز کوچک (LRDs) اجرامی هستند که در دوران نوزادی کیهان پدیدار شدند و حدود یک میلیارد سال بعد، تقریباً از صفحه روزگار محو گشتند. حساسیت بینظیر فروسرخ جیمز وب باعث شد این نقاط که در طولموجهای مرئی دیده نمیشدند، خودنمایی کنند.
مشکل اصلی این بود که این نقاط بسیار کوچکتر از آن بودند که کهکشانهای عادی به نظر برسند، اما نوری که ساطع میکردند بسیار فراتر از حد انتظار بود. دانشمندان نمیتوانستند توضیح دهند چطور چنین جرمی با این ابعاد کوچک، چنین درخشندگی عظیمی دارد. برخی معتقد بودند اینها سیاهچالههایی هستند که گرد و غبار دورشان را گرفته، اما برخی دیگر میگفتند اینها خوشههای ستارهای بسیار متراکم هستند. حالا با کشف جدید، به نظر میرسد حقیقت ترکیبی از هر دو و چیزی حتی عجیبتر باشد.
کشف همدمهای آبی و جادوی تابش فرابنفش
پژوهش جدیدی که در مجله (The Astrophysical Journal Letters) منتشر شده، روی ۸۳ مورد از این نقاط قرمز مطالعه کرده است. محققان متوجه شدند که بیش از ۸۰ درصد از درخشانترین این نقاط، یک «همدم آبی» در کنار خود دارند. این همراهان در واقع خوشههای ستارهای یا کهکشانهای کوچکی هستند که تابش فرابنفش (UV radiation) بسیار شدیدی از خود ساطع میکنند.
اینجاست که فیزیک ماجرا هیجانانگیز میشود. در حالت عادی، ابرهای گازی سرد در فضا تکهتکه شده و هزاران ستاره کوچک میسازند. اما وقتی تابش فرابنفش شدید از یک کهکشان همسایه به این ابرها میتابد، اجازه نمیدهد گازها تکهتکه شوند. به جای آن، کل ابر گازی مجبور میشود به صورت یکپارچه و به شکلی باورنکردنی فشرده شود. نتیجه این فرآیند، تشکیل ستارههای ابرپرجرمی است که به جای منفجر شدن، مستقیماً به درون خود فرو میریزند و سیاهچالههای غولپیکر را میسازند؛ آن هم بدون اینکه مرحله ابرنواختر (Supernova) را طی کنند.
ستارههای سیاهچالهای؛ هیولاهای پنهان در پیله گازی
این فرضیه میتواند توضیح دهد چرا ما در طیف نوری این اجرام، هم نور قرمز میبینیم و هم نور آبی. نور قرمز از خود جرم مرکزی میآید که احتمالاً یک «شبهستاره» (Quasi-star) یا سیاهچالهای در حال رشد است که در پیلهای غلیظ از گاز و غبار محبوس شده است. نور آبی هم مربوط به همان همدم یا کهکشان کوچکی است که باعث تحریک این فرآیند شده است. شکاف نوری بین این دو رنگ هم به دلیل جذب طولموجهای خاص توسط گاز هیدروژن محیط است.
در واقع، این نقاط قرمز کوچک ممکن است همان قطعات گمشده پازل باشند که توضیح میدهند چطور سیاهچالههای کلانجرم در ابتدای جهان با این سرعت رشد کردهاند. این سیاهچالهها که جرمی بین ۱۰۰ هزار تا یک میلیون برابر خورشید دارند، در واقع بذر کهکشانهای بزرگی هستند که ما امروز در اطراف خود میبینیم.
پیوند میان سیاهچالههای نوزاد و کهکشانهای امروزی
یکی از سؤالاتی که همیشه ذهن من را به عنوان یک علاقهمند به فیزیک درگیر کرده بود، این بود که کهکشانهایی مثل راه شیری چطور به این ابعاد رسیدهاند؟ جوزفین باگن (Josephine Baggen)، نویسنده اصلی این تحقیق، معتقد است که این نقاط قرمز ممکن است در نهایت با همان همدمهای آبی خود ادغام شده باشند. این فرآیند ادغام (Merger)، سیاهچاله را به مرکز کهکشان میفرستد و به مرور زمان کهکشانهای پایداری را میسازد که ما امروز میشناسیم.
اگرچه هنوز نمیتوان با قاطعیت گفت که راه شیری هم دقیقاً از همین مسیر عبور کرده، اما این سناریو بسیار محتمل است. این کشف نشان میدهد که جهان اولیه محیطی بسیار پویاتر از تصورات ما بوده و سیاهچالهها نه فقط از مرگ ستارهها، بلکه مستقیماً از فروپاشی ابرهای گازی عظیم تحت فشار تابشهای همسایه متولد شدهاند.
ریشههای علمی و سوءبرداشتهای گذشته
در گذشته، اخترشناسان تصور میکردند که برای ساخت یک سیاهچاله کلانجرم، حتماً باید میلیونها سال زمان بگذرد تا سیاهچالههای کوچک با هم ادغام شوند. اما وجود این نقاط قرمز کوچک نشان داد که ما در محاسباتمان چیزی را جا انداختهایم. تئوری «فروپاشی مستقیم» (Direct Collapse) که در این مقاله به آن اشاره شد، پاسخی به همین تناقض زمانی است. این یعنی سیاهچالهها میتوانند «بزرگ متولد شوند» به جای اینکه فقط «بزرگ شوند».
همچنین این تحقیق نشان میدهد که بسیاری از چیزهایی که ما به عنوان یک نقطه منفرد در آسمان میبینیم، در واقع سیستمهای دوتایی یا چندتایی پیچیدهای هستند که به دلیل فاصله زیاد، در هم ادغام شده به نظر میرسند. جیمز وب با توانایی تفکیک بالای خود، دارد لایههای این فریب نوری را یکی بعد از دیگری کنار میزند.
منبع: livescience
با بیش از ۲۰ سال نویسندگی «ترکیبی» مستمر در زمینهٔ پزشکی، فناوری، سینما، کتاب و فرهنگ.
باشد که با هم متفاوت بیاندیشیم!
مطالب مرتبط
