تلسکوپ فضایی جیمز وب سه سیاهچالهٔ ابرپرجرم را در کهکشان دوردستی با نام J0148-4214 شناسایی کرده است. نور این کهکشان حدود 12.5 میلیارد سال در راه بوده؛ بنابراین آن را چنان میبینیم که کمتر از 1.3 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ شکل گرفته بود.
روش کشف
جیمز وب مستقیماً خودِ سیاهچالهها را تصویربرداری نکرد؛ بلکه واحد طیفنگاری میدان یکپارچه در طیفسنج نزدیکبهمادونقرمز آن (NIRSpec) حرکت سریع گاز هیدروژن در دیسکهای برافزایشی اطراف هر هسته فعال را اندازهگیری کرد. تحلیل این طیفها سه مرکز برافزایشی مجزا را مشخص کرد و پژوهشگران بر پایهٔ شکل خطوط طیفی، جرَم و نرخ برافزایش هر یک را برآورد کردند.
مشاهدات کلیدی
- دو سیاهچاله در بخش مرکزی کهکشان با هم فاصلهای حدود 620 سال نوری دارند: یکی با جرم تقریباً 80 میلیون برابر جرم خورشید و دیگری حدود 600 هزار برابر جرم خورشید.
- سیاهچالهٔ سوم در فاصلهٔ حدود 5،500 سال نوری از مرکز قرار دارد و جرمش تقریباً 2 میلیون برابر جرم خورشید است؛ معیاری که تقریباً نیمی از جرم Sagittarius A* در مرکز کهکشان راه شیری است.
- سیاهچالهٔ 600هزار-جرم-خورشیدی نرخ برافزایش بسیار فراتر از حد ایدینگتون نشان میدهد، وضعیتی که نشانهٔ یک فاز رشد سریع و گذرا بهشمار میآید.
اهمیت کشف
وجود همزمان سه هستهٔ فعال در یک کهکشانِ جوان نشان میدهد ادغام کهکشانها میتواند راهِ سریعی برای تشکیل و رشد سیاهچالههای عظیم فراهم کند. این مشاهدات نشان میدهد فرایندهای اولیهٔ کیهانی توانایی گردآوردن ذخایر جرم لازم را داشتهاند تا در زمانهای نسبتاً کوتاه، سیاهچالههای بزرگ پدید آیند.
پیامدها برای آشکارسازی امواج گرانشی
ادغام سیاهچالههای ابرپرجرم امواج گرانشی با طولموج بسیار بلند تولید میکند که تنها با رصدخانههای فضایی قابل آشکارسازی است. پروژهٔ LISA آژانس فضایی اروپا، شامل سه فضاپیما در آرایش مثلثی با طول ضلع حدود 2.5 میلیون کیلومتر، برای ردیابی همین امواج طراحی شده و نیمهٔ دوم دههٔ 2030 هدفگذاری شده است. شناسایی سیستمهایی مانند J0148-4214 به پیشبینی نرخ و ویژگی امواجی که LISA مشاهده خواهد کرد کمک میکند.
آیا این سه سیاهچاله حتماً ادغام میشوند؟
نه لزوماً. دینامیک سهجسمی میتواند سناریوهای متفاوتی تولید کند: ممکن است دو سیاهچالهٔ کوچکتر بهصورت یک جفت وارد کهکشان شده باشند و هنگام نزدیکشدن به سیاهچالهٔ پرجرمتر یکی گرفتار و دیگری با سرعت زیاد از سیستم پرتاب شود. نمونههایی از چنین فرایندهایی را در راه شیری با ستارگان اَبَرسرعتی میبینیم، جایی که تعاملات با Sagittarius A* یکی از زوجها را به بیرون پرتاب کرده است.
جمعبندی و چشمانداز رصدی
کشف J0148-4214 چشماندازی تازه از مسیرهای رشد سریع سیاهچالهها در اوایل کیهان ارائه میدهد و نشان میدهد ترکیبِ ادغامهای کهکشانی و دورههای برافزایشِ کوتاهمدت میتواند توضیحی منطقی برای ظهور سیاهچالههای ابرپرجرم در دورههای نخست کیهان باشد. رصدهای پیگیر با جیمز وب و در آینده آشکارسازهای امواج گرانشی فضایی مانند LISA مشخص خواهد کرد این تعاملها در نهایت به ادغام ختم میشوند یا یکی از شرکا راه خروج را در پیش میگیرد.
برای مطالعهٔ بیشتر دربارهٔ ابزارها و رصدهای مرتبط میتوانید به صفحات LIGO و JWST مراجعه کنید:
