کشف یک سیاه چاله ابر چگال خاص با فاصله زمانی تنها یک میلیارد سال از انفجار بزرگ به سوالات فزاینده ای که درباره علت گسترش سریع سیاهچاله ها به وجود آمده، اضافه می کند.

ستاره شناسان یکی از درخشان ترین کوازارهای موجود در جهان اولیه را کشف کردند. منبع، SDSS J010013.02+280225.8 (hereafter J0100+2802)، یک سیاهچاله با نرخ انتقال به قرمز 6.3 (redshift – طبق پدیده انتقال به قرمز اگر جسمی از ناظر دور شود طیف آن به سمت قرمز حرکت کرده و اگر به او نزدیک شود، طیف به سمت آبی انتقال پیدا می کند -مترجم) بوده که به این معنی می باشد که این نور حدودا 12.9 میلیارد سال پیش آن را ترک کرده است.

(به این نکته توجه داشته باشید: با توجه به گسترش جهان، بر خلاف آنچه در بعضی مطبوعات ذکر شده است، این موضوع به این معنا نیست که این کوازار از ما 12.8 میلیارد سال نوری فاصله دارد. از آنجا که تعیین فاصله فعلی اجرام با یکدیگر در جهان اولیه گیج کننده بوده و دقت بالایی ندارند، ما معمولا به گذشت زمان و پدیده انتقال به سرخ رجوع می کنیم که بهتر می توانیم آنها را محاسبه کنیم و پاسخ دقیق تری به ما می دهند.)

آقای Xue-Bing Wu، (دانشگاه Peking، چین) و همکارانش این جرم را در بررسی گسترده ای از کوازار های جهان اولیه کشف کردند. منابع این جست و جو از ترکیب اطلاعات جمع آوری شده مختلف شامل داده های نور مرئی از پروژه Sloan Digital Sky Survey (SDSS)، باند نزدیک مادون قرمز (near-infrared) از 2-Micron All-Sky Survey (2MASS) و باند میان مادون قرمز (mid-infrared) از کاوشگر Wide-field Infrared Survey (WISE) به دست آمده بودند. وقتی J0100+2802 درخشان نمایان شد، برای کسب اطمینان بیشتر نمودار های نورسنجی و طیف آن را با سایر مشاهدات نورمرئی و مادون قرمز چندین رصدخانه مختلف از سراسر جهان نیز اندازه گیری کردند.

کوازار تازه کشف شده SDSS J0100+2802 در بین کوازار های شناخته شده با نرخ قرمزشدگی بالاتر از 6، (12.8 میلیارد سال نوری قبل) درخشان ترین آنهاست و به نظر می رسد که عظیم ترین سیاهچاله ای باشد که در آن دوره کیهانی وجود داشته است. Credit: Data: Zhaoyu Li (Shanghai Astronomical Observatory); Background image: Yunnan Observatories

آنها تخمین زدند که انرژی تولیدی این کوازار حدودا 420 تریلیون برابر نرخ خورشید بوده که آن را به درخشان ترین کوازار شناخته شده در نرخ انتقال به سرخ بالاتر از 6 تبدیل می کند. (منجمان تا کنون حدودا 40 کوازار با این قدمت کیهانی کشف کرده اند.)

ستاره شناسان جرم این سیاهچاله را به دو روش مختلف تخمین زده اند، اولی با برونیابی کردن درخشندگی کلی جرم و دیگری با اندازه گیری سرعت چرخش ابرهایی که به دور آن در گردش اند. هر دو روش به نوبه خود فرضیات و ساده سازی هایی را ایجاد می کنند ولی در نهایت جرمی برابر با 12 یا 13 میلیارد برابر خورشید را به ما می دهند.

تصویر خلق شده توسط این هنرمند یک سیاهچاله ابر چگال را در جهان اولیه نشان می دهد که (به علت کوچک تر بودنش در آن زمان) اطرافش شلوغ تر بوده است (از این رو با وجود سیاهچاله بودن جرم هنوز کهکشان ها در اطرافش مشاهده می شوند و نور را به سمت خودش خم نمی کند.) Credit: Zhaoyu Li (Shanghai Astronomical Observatory)

همان طور که Bram Venemans (موسسه نجوم ماکس پلانک، آلمان) دیدگاه خود را در شماره 26 فوریه (7 اسفند) مجله Nature می نویسد "این موضوع غیرمحتمل نیست که سیاهچاله ای با جرمی بیشتر از 10 میلیارد جرم خورشید با فاصله 1 میلیارد سال از انفجار بزرگ وجود داشته باشد. اما هنوز هم تعجب آور محسوب می شود." برای اینکه این سیاهچاله به این میزان و سرعت رشد پیدا کند، باید تمامی عمرش را با حداکثر نرخ رشد ممکن صرف جذب کردن گازهای اطرافش کرده باشد –که بسیار عجیب است، چون فشار رو به بیرون ناشی از تابش گازهای بلعیده شده باید رشد سیاهچاله را بعد از 10 میلیون تا 100 میلیون سال قطع می کرد.

J0100+2802 یکی از تعداد انگشت شماری از سیاهچاله هایی است که در چندین میلیون سال اولیه بعد از انفجار بزرگ جرمی برابر با چندین میلیارد برابر جرم خورشید داشته اند. وجود آن سوالات بسیاری را بر می انگیزد. کهکشان میزبان آن چقدر جرم دارد؟ آیا آن کهکشان هم ابر چگال است؟ J0100+2802 چگونه با این سرعت چنین جرم زیادی چیدا کرده است؟ اولین بار چه زمان و از جذب کردن چه چیزی شروع به رشد کرده است؟

آخرین سوال بخشی از یک بحث بسیار طولانی بوده که مدت هاست میان اخترشناسان سیاه چاله ها جریان دارد که به لطف دست آورد های اخیر موسسه پلانک به آن دامن زده شده است. در یک کنفرانس مطبوعاتی در انجمن پیشرفت علوم آمریکا (American Association for the Advancement of Science) در اوایل ماه میلادی گذشته، نظریه پرداز Priyamvada Natarajan (دانشگاه Yale) گفت که در حال حاضر یک مشکل زمان بندی واقعی با زمان رشد اولین سیاهچاله ابر چگال به وجود آمده است. ننتایج موسسه پلانک نشان می دهد که کهکشان ها تا حدود نرخ انتقال به قرمز 8.8 (13.2 میلیارد سال پیش) شروع به نورافشانی نکرده بودند ولی اگر اولین سیاهچاله های ابر چگال از سیاهچاله های کوچک تر (که در نتیجه انفجار ابرنواختر ستارگان شکل گرفته بودند) به وجود آمده باشند (یکی از دو ایده موجود در حال حاضر)، در این صورت فقط چند صد میلیون سال برای رسیدن سیاهچاله هایی مثل J0100+2802 به ابعاد کنونی شان زمان در این بین باقی می ماند که در ابعاد فیزیک نجومی، مدت زمان بسیار کوتاهی محسوب می شود. ولی در عوض، نتایج پلانک و اکتشافاتی مثل J0100+2802 ممکن است منجمان بیشتری را به سمت نظریه دیگر که "فروپاشی مستقیم" نام دارد سوق دهد. طبق این نظریه، گاز های ناب و دست نخورده خودشان به درون سیاهچاله هایی با جرم بین 1000 تا 10000 برابر جرم خورشید فرو می ریزند.

علاقه مندان می توانند اخبار بیشتر را از نتایج منتشر شده گوناگون در مطبوعات که توسط موسسات نویسندگان چاپ شده اند مطالعه کنند (تا کنون حداقل چهار مورد مقاله در این مورد منتشر شده است)؛ جامع ترین مقاله ها متعلق به موسسه Large Binocular Telescope و دانشگاه آریزونا هستند.