بیگ بنگ: مشاهدات جدید تلسکوپ جیمز وب از دو اختروش از دوران طفولیت کیهان، بینش‌های مهمی در مورد رابطه‌ی اولیه بین سیاهچاله‌ها و کهکشان‌هایشان ارائه می‌دهد، که بازتابی از نسبت‌های جرمی دیده‌شده در کیهانِ جدیدتر است.

به گزارش بیگ بنگ، تصاویر جدید تلسکوپ جیمز وب برای اولین‌بار نور ستارگان را از دو کهکشان عظیم که میزبان سیاهچاله‌های در حال رشد و فعال هستند – یعنی اختروش‌ها – نشان می‌دهد؛ آنها مربوط به کمتر از یک میلیارد سال پس از بیگ بنگ هستند. سیاهچاله‌ها دارای جرمی نزدیک به یک میلیارد برابر خورشید هستند و جرم کهکشان میزبان تقریباً صد برابر بیشتر است، نسبتی شبیه به آنچه در کیهان اخیر یافت می‌شود. این مطالعه جدید با استفاده از داده‌های «تلسکوپ سوبارو» و «تلسکوپ جیمز وب» بدست آمده است.

رصد سیاهچاله‌های غول‌پیکر در سال‌های اخیر توجه ستاره‌شناسان را به خود جلب کرده است. تلسکوپ افق رویداد شروع به تصویربرداری از «سایه‌ی» سیاهچاله‌ها در مرکز کهکشان‌ها کرده است. جایزه نوبل فیزیک 2020 نیز به رصدهای حرکت ستاره‌ای در قلب کهکشان راه شیری تعلق گرفت. در حالی که وجود چنین سیاهچاله‌های غول‌پیکری اثبات شده، اما هیچکس منشاء آنها را نمی‌داند.

محققان گزارش دادند که سیاهچاله‌هایی با جرم یک میلیارد برابر خورشید در یک میلیارد سال اول کیهان وجود داشته‌اند – چگونه این سیاهچاله‌ها در زمانی که کیهان بسیار جوان بود می‌توانستند به این اندازه بزرگ شوند؟ حتی گیج‌کننده‌تر اینجاست که مشاهدات در کیهان محلی نشان می‌دهد که یک رابطه‌ی واضح بین جرم سیاهچاله‌های کلان جرم و کهکشان‌های بسیار بزرگتری که منزلگاه این سیاهچاله‌ها هستند، وجود دارد. کهکشان‌ها و سیاهچاله‌ها اندازه‌های کاملاً متفاوتی دارند، بنابراین کدامیک اول پدید آمد: سیاهچاله‌ها یا کهکشان‌ها؟ این مثل مسئله‌ی «مرغ یا تخم مرغ» در مقیاس کیهانی است.

اختروش‌ها درخشان هستند، در حالی که کهکشان‌های میزبان آنها ضعیف هستند، در نتیجه تشخیص نور کم کهکشان در تابش خیره‌کننده‌ی اختروش به ویژه در فواصل دور بسیار چالش‌برانگیز است. “ژوهنگ دینگ” گفت: «پیدا کردن کهکشان‌های میزبان اختروش‌ها در انتقال به سرخ ۶ مانند تلاش برای تشخیص کرم‌های شب‌تاب در یک نمایش آتش‌بازی نفس‌گیر است، در حالی که عینک‌های تار به چشم دارید. کهکشان‌های میزبان به طرز باورنکردنی ضعیف هستند و وضوح تصویر حتی با تلسکوپ فضایی هابل بسیار محدود است، که کشف زیبایی پنهان آنها را به چالشی واقعی تبدیل می‌کند.»

این تیم بین‌المللی دو اختروش را به کمک تلسکوپ جیمز وب، در انتقال به سرخ 6.40 و 6.34 زمانی که کیهان تقریباً 860 میلیون سال سن داشت، مشاهده کرد. این دو اختروش که HSC J2236+0032 و HSC J2255+0251 نام دارند در ابتدا توسط تلسکوپ 8.2 متری سوبارو کشف شدند. این تیم تا به امروز بیش از 160 اختروش را شناسایی کرده است. درخشندگی نسبتاً کم این اختروش‌ها آنها را به اهداف اصلی برای اندازه‌گیری ویژگی‌های کهکشان میزبان تبدیل کرد و کشف موفقیت‌آمیز میزبان‌ها نشان دهنده‌ی اولین دوره‌ای است که تا به امروز در آن نور ستاره در یک اختروش شناسایی شده است.

تصاویر این دو اختروش سپس توسط تلسکوپ جیمز وب ثبت شد و کهکشان‌های میزبان پس از مدل‌سازی دقیق و کم کردن تابش خیره‌کننده از سیاهچاله‌های برافزایشی، آشکار شدند. “ماسافوسا اونوئه” گفت: «من از سال‌هایی که تحصیلات دکتری خود را در رصدخانه ملی نجوم ژاپن انجام میدادم عمیقاً به مشاهدات تلسکوپ سوبارو و اختروش‌های با انتقال به سرخ بالا علاقمند بودم.»

بر اساس مشاهدات، محققان دریافتند که نسبت جرم سیاهچاله به جرم کهکشان میزبان مشابه با آنچه در کیهان اخیر دیده شده، است. این پژوهش نشان می‌دهد که رابطه‌ی بین سیاهچاله‌ها و میزبان‌های آن‌ها از اولین میلیارد سال پس از بیگ بنگ برقرار بوده است. دانشمندان این مطالعه را با نمونه بزرگ‌تری از اختروش‌های دوردست ادامه خواهند داد و هدف آن محدود کردن بیشتر تاریخچه رشد همزمان سیاهچاله‌ها و کهکشان‌های مادر آنها در طول زمان کیهانی است. این مشاهدات، مدل‌ها را برای تکامل همزمان سیاهچاله‌ها و کهکشان‌های میزبانشان محدود می‌کند. جزئیات بیشتر این پژوهش در نشریۀ Nature منتشر شده است.

این پژوهش به سرپرستی “ماسافوسا اونوئه” عضو اخترفیزیک کاولی در موسسه کاولی برای اخترشناسی و اخترفیزیک در دانشگاه پکن، ژوهنگ دینگ، محقق موسسه کاولی برای فیزیک و ریاضیات کیهان و جان سیلورمن، استاد دانشگاه کاولی و با استفاده از داده‌های تلسکوپ جیمز وب و تلسکوپ سوبارو انجام شده است.

ترجمه: سحر الله‌وردی/ سایت علمی بیگ بنگ

منبع: scitechdaily.com