شکار غولهای کیهانی در ظهر جهان
تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن ناسا آماده میشود تا پرده از راز سیاهچالههایی بردارد که ستارگان را به خود سوق میدهند و پاره میکنند. این ابرتلسکوپ نسل جدید، فرار از دسترس را برای این غولهای کیهانی حتی در دوران «ظهر کیهانی» غیرممکن میسازد؛ دورهای که حدود 11 تا 12 میلیارد سال پیش رخ داده است. بررسی این رویدادهای خشن در چنین زمان دوردستی از تاریخ جهان، میتواند به درک چگونگی رشد شگفتانگیز سیاهچالههای کلانجرم کمک کند.
رخداد پاره شدن ستارگان توسط سیاهچالهها با عنوان رویدادهای اختلال کشندی (TDEs) شناخته میشود. این پدیده زمانی رخ میدهد که مدار یک ستاره بدشانس، آن را بیش از حد به نفوذ گرانشی عظیم یک سیاهچاله کلانجرم نزدیک میکند. این نیروی جاذبه، ستاره را در فرآیندی به نام «اسپاگتیسازی» فشرده و کشیده میکند؛ جایی که جریانهای پلاسمایی ستاره به دور سیاهچاله میپیچند و به تدریج به درون آن سقوط میکنند.
چرا مطالعه سیاهچالهها به رویدادهای اختلال کشندی نیاز دارد؟
از آنجا که سیاهچالههای کلانجرم در یک مرز یکطرفه و نورگیر به نام افق رویداد پیچیده شدهاند، تنها راه مطالعه آنها زمانی است که به طور فعال در حال بلعیدن ماده اطراف خود باشند. این مواد معمولاً در ساختارهایی به نام دیسکهای برافزایشی به دور سیاهچاله میچرخند. با این حال، سیاهچالههای کلانجرم سبکتر خوراکخواران حریصی نیستند و بررسی آنها دشوارتر است.
این وضعیت تا زمانی ادامه دارد که یک ستاره بیش از حد نزدیک شود و در یک رویداد اختلال کشندی به شدت درخشان پاره شود. این درخشش میتواند نور ترکیبی تمام ستارگان کهکشان میزبان را تحتالشعاع قرار دهد. رویدادهای TDE در سیاهچالههایی با جرم حدود 100 هزار تا 100 میلیون خورشید رایجتر هستند، زیرا سیاهچالههای عظیمتر با جرم بیش از 1 میلیارد جرم خورشیدی تمایل دارند ستارگان را بلافاصله و بدون کشیدن به داخل خود ببلعند.
بازنگری در فراوانی رویدادهای کیهانی
تحقیقات پیشین نشان میداد که رویدادهای اختلال کشندی در جهان اولیه رایج نخواهند بود، زیرا اولین سیاهچالههای کلانجرم حتی جرمی معادل 100 هزار خورشید نداشتند. اما یک مطالعه جدید فرکانس این رویدادها را در 1 تا 2 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ ارزیابی مجدد کرده است. نتایج نشان میدهد که این پدیدهها احتمالاً بسیار رایجتر از تخمینهای قبلی بودهاند؛ به خصوص در شرایط متراکم دوران ظهر کیهانی.
دانشمندان امیدوارند که بررسی زماندامنه عرضهای جغرافیایی بالای تلسکوپ رومن، ابزاری قدرتمند برای جستجوی این رویدادها در جهان اولیه باشد. این بررسی شامل بازدید مکرر از منطقهای از آسمان معادل 90 ماه کامل است. تخمین زده میشود که تلسکوپ روبین هر سال هزاران تا دهها هزار رویداد اختلال کشندی را شناسایی کند که صدها مورد از آنها به زمان ظهر کیهانی بازمیگردد.
میشل کارمن، رهبر تیم تحقیقاتی از دانشگاه جانز هاپکینز در این باره میگوید: «تلسکوپ فضایی نانسی گریس رومن برای علم گذرا تحولآفرین خواهد بود. گذرا رویدادهای نجومی هستند که آسمان را روشن میکنند و سپس محو میشوند. به لطف حساسیت بالای رومن، میتوانیم چندین رویداد اختلال کشندی را در فواصل دورتر و در زمانهای کیهانی اولیهتر از همیشه پیدا کنیم.»
حل معمای رشد سریع سیاهچالهها
سیاهچالههای کلانجرم با جرمی معادل میلیونها یا حتی میلیاردها خورشید در قلب تمام کهکشانهای بزرگ یافت میشوند. وقتی آنها را در جهان نسبتاً محلی میبینیم، وجودشان چندان عجیب نیست؛ زیرا زمان کافی برای رشد از طریق ادغام و تغذیه داشتهاند. اما تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) به طور مداوم سیاهچالههای کلانجرمی را شناسایی کرده است که پیش از رسیدن جهان به 1 میلیارد سالگی وجود داشتهاند.
این مسئله نگرانکننده است، زیرا این سیاهچالههای اولیه برای رسیدن به وضعیت کلانجرم، باید حداقل 1 میلیارد سال را صرف ادغام و تغذیه پرخورانه میکردند. دانشمندان دو نظریه غالب برای توجیه این رشد سریع ارائه دادهاند:
- نظریه دانههای سبک: این نظریه پیشنهاد میکند که سیاهچالههای کلانجرم از دانههای سبک آغاز به رشد کردهاند؛ یعنی سیاهچالههایی با جرمی تنها چند برابر خورشید که از مرگ ستارگان اولیه به جا ماندهاند و سپس به سرعت ماده را جمعآوری کردهاند.
- نظریه دانههای سنگین: نظریه دوم فرض میکند که ابرهای عظیم گازی در جهان اولیه مستقیماً فروپاشیده و سیاهچالههایی با جرم صدها هزار تا میلیونها برابر خورشید را شکل دادهاند که سپس رشد کردهاند.
شناسایی رویدادهای اختلال کشندی در این دورانهای اولیه میتواند به تعیین اینکه کدام نظریه درستتر است کمک کند. با پرتاب این تلسکوپ در 30 اوت 2026، انتظار میرود دهههای آینده شاهد پاسخ به یکی از بزرگترین معما نجومی باشیم. شاید خیلی زود متوجه شویم که جهان اولیه بسیار خشنتر و پرشتابتر از آنچه تصور میکردیم، سیاهچالههای عظیم خود را پرورش داده است.
