یکی از قدیمیترین و پذیرفتهشدهترین نظریههای اخترشناسی در سالهای اخیر با چالشی جدی روبهرو شده است. مشاهدات جدید انجامشده توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب نشان میدهد که ممکن است برخی سیاهچالههای کلانجرم پیش از شکلگیری کامل کهکشانهای میزبان خود به وجود آمده باشند. این یافته در تضاد با دیدگاه سنتی اخترشناسان قرار دارد؛ دیدگاهی که بر اساس آن سیاهچالههای عظیم درون کهکشانها شکل میگیرند و سپس همراه با رشد کهکشان به تدریج بزرگتر میشوند.
بر اساس مطالعهای که در تاریخ ۲۷ مه در مجله علمی معتبر Nature منتشر شد، پژوهشگران شواهدی یافتهاند که نشان میدهد یک سیاهچاله فوقالعاده عظیم در زمانی وجود داشته که کهکشان میزبان آن هنوز به طور کامل شکل نگرفته بود. این جرم کیهانی تنها حدود ۷۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ یا بیگ بنگ وجود داشته است؛ زمانی بسیار کوتاه در مقیاس تاریخ ۱۳.۸ میلیارد ساله جهان.
سیاهچالهای سنگینتر از بیشتر کهکشان خودش
طبق گزارش منتشرشده توسط Space.com، محور اصلی این کشف شگفتانگیز جرمی به نام Abell2744-QSO1 است. این جرم یکی از اعضای گروهی از اجرام اسرارآمیز موسوم به «نقاط قرمز کوچک» یا Little Red Dots محسوب میشود؛ اجرامی که نخستین بار در سال ۲۰۲۲ توسط تلسکوپ جیمز وب شناسایی شدند.
«نقاط قرمز کوچک» در واقع اجرامی بسیار دوردست و متعلق به نخستین دورانهای کیهان هستند که به دلیل فاصله فوقالعاده زیاد و انتقال به سرخ شدید، به شکل نقاطی کوچک و متمایل به رنگ قرمز در تصاویر دیده میشوند. این اجرام از همان ابتدای کشف، توجه اخترشناسان را به خود جلب کردند، زیرا ویژگیهای آنها با بسیاری از مدلهای رایج درباره شکلگیری کهکشانها و سیاهچالهها سازگار نبود.
برای بررسی دقیقتر این جرم، دانشمندان از ابزار پیشرفته NIRSpec که روی تلسکوپ جیمز وب نصب شده استفاده کردند. این ابزار قادر است طیف نور اجرام بسیار دور را تحلیل کند و اطلاعات ارزشمندی درباره ترکیب، سرعت و حرکت گازهای اطراف آنها به دست آورد.
پژوهشگران با مطالعه حرکت گازهایی که پیرامون Abell2744-QSO1 در حال چرخش بودند، توانستند جرم سیاهچاله مرکزی آن را اندازهگیری کنند. این روش شباهت زیادی به نحوه اندازهگیری جرم ستارگان از طریق بررسی حرکت سیارات یا اجرام در حال گردش پیرامون آنها دارد.
نتایج به دست آمده حیرتانگیز بود. محاسبات نشان داد که جرم این سیاهچاله حدود ۵۰ میلیون برابر جرم خورشید است. چنین جرمی برای دورهای به این قدمت از تاریخ جهان بسیار غیرمنتظره محسوب میشود.
اما شگفتی اصلی زمانی آشکار شد که دانشمندان جرم کل سامانه را با جرم سیاهچاله مقایسه کردند. بررسیها نشان داد که این سیاهچاله به تنهایی حدود ۶۶ درصد از کل جرم Abell2744-QSO1 را تشکیل میدهد. به عبارت دیگر، دو سوم جرم کل این سامانه متعلق به خود سیاهچاله است.
این نسبت در مقایسه با کهکشانهای امروزی تقریباً باورنکردنی است. در کهکشانهای مدرن، حتی بزرگترین سیاهچالههای مرکزی معمولاً تنها بخش بسیار کوچکی از جرم کل کهکشان را تشکیل میدهند. برای مثال، جرم سیاهچاله مرکزی Milky Way یا کهکشان راه شیری تنها کسری بسیار ناچیز از جرم کل کهکشان است.
به گفته پژوهشگران، نسبت مشاهدهشده در QSO1 هزاران برابر بزرگتر از نسبتهایی است که در کهکشانهای امروزی مشاهده میشود. این موضوع پرسشهای اساسی درباره نحوه شکلگیری نخستین ساختارهای کیهانی مطرح میکند.
چالشی برای مدل استاندارد شکلگیری سیاهچالهها
در مدل استاندارد اخترفیزیک، سیاهچالههای فوقپرجرم از بقایای ستارگان عظیم شکل میگیرند. زمانی که یک ستاره بسیار پرجرم عمر خود را به پایان میرساند، هسته آن فرو میریزد و یک سیاهچاله ایجاد میشود. سپس این سیاهچاله طی میلیاردها سال با بلعیدن گازها، ستارگان و ادغام با سیاهچالههای دیگر رشد میکند و به یک سیاهچاله کلانجرم تبدیل میشود.
بر اساس این دیدگاه، ابتدا کهکشان شکل میگیرد و سپس سیاهچاله مرکزی درون آن رشد میکند. به همین دلیل انتظار میرود جرم سیاهچاله همواره نسبت کوچکی از جرم کلی کهکشان باشد.
اما یافته جدید ظاهراً این سناریو را زیر سؤال میبرد. سیاهچالهای که بخش اعظم جرم کهکشان خود را تشکیل میدهد، نمیتواند از مسیر معمول رشد تدریجی به وجود آمده باشد. چنین جرمی باید از همان ابتدای شکلگیری جهان به طرز غیرمعمولی بزرگ بوده باشد.
آیا این سیاهچاله «بزرگ متولد شده» است؟
پژوهشگران اکنون احتمال میدهند که سیاهچاله موجود در Abell2744-QSO1 از همان ابتدا جرمی بسیار زیاد داشته است. آنها از اصطلاح «متولد شدن در ابعاد بزرگ» برای توصیف این وضعیت استفاده میکنند.
یکی از سناریوهای مطرحشده این است که این سیاهچاله از فروپاشی مستقیم یک ابر عظیم گاز اولیه شکل گرفته باشد. در این مدل، به جای آنکه ابتدا ستارهها تشکیل شوند و سپس سیاهچاله ایجاد شود، یک ابر گازی فوقالعاده بزرگ مستقیماً تحت تأثیر گرانش فرو میریزد و یک سیاهچاله عظیم به وجود میآورد.
سناریوی دیگر حتی اسرارآمیزتر است. برخی دانشمندان احتمال میدهند فرآیندی ناشناخته در نخستین لحظات پس از بیگ بنگ باعث ایجاد بذرهای بسیار بزرگ سیاهچاله شده باشد؛ بذرهایی که بعداً به سیاهچالههای کلانجرم تبدیل شدهاند.
در حال حاضر هیچیک از این فرضیهها به طور قطعی تأیید نشدهاند، اما هر دو نشان میدهند که درک ما از مراحل اولیه تکامل کیهان ممکن است نیازمند بازنگری اساسی باشد.
جهان اولیه ممکن است متفاوتتر از تصور ما بوده باشد
یکی از مهمترین پرسشهایی که اکنون ذهن دانشمندان را مشغول کرده این است که آیا Abell2744-QSO1 یک مورد استثنایی است یا نمونهای از یک پدیده رایج در جهان اولیه؟
برای پاسخ به این سؤال، پژوهشگران در حال مطالعه تعداد بیشتری از اجرام موسوم به «نقاط قرمز کوچک» هستند. اگر مشخص شود که بسیاری از این اجرام نیز دارای سیاهچالههایی بزرگتر از حد انتظار هستند، ممکن است لازم باشد نظریههای فعلی درباره ترتیب شکلگیری کهکشانها و سیاهچالهها به طور اساسی بازنویسی شوند.
در چنین حالتی، شاید این سیاهچالهها بودهاند که ابتدا شکل گرفتهاند و سپس کهکشانها در اطراف آنها ساخته شدهاند؛ درست برعکس آنچه دههها در کتابهای اخترشناسی آموزش داده شده است.
این کشف بار دیگر نشان میدهد که تلسکوپ جیمز وب تا چه اندازه در حال تغییر درک بشر از جهان است. از زمان آغاز فعالیت علمی خود، این رصدخانه فضایی توانسته اجرامی را مشاهده کند که پیش از این دسترسی به آنها تقریباً غیرممکن بود. هر کشف جدید این تلسکوپ پنجرهای تازه به دوران کودکی کیهان میگشاید و گاهی نیز دانشمندان را وادار میکند تا نظریههایی را که سالها معتبر تلقی میشدند، دوباره مورد بررسی قرار دهند.
در نهایت، اگر تحقیقات آینده نتایج فعلی را تأیید کنند، ممکن است با یکی از مهمترین تغییرات مفهومی در اخترشناسی مدرن روبهرو باشیم؛ تغییری که نشان میدهد برخی سیاهچالههای کلانجرم نه محصول کهکشانها، بلکه معماران اولیه آنها بودهاند.
