جدید ترین عناوین خبری امروز
مجله علمی کیهان‌شناس

توجه: کلمه عبور به آدرس ایمیل شما ارسال خواهد شد.

سیاه‌چاله‌های سنگین جهان اولیه، با رشد سریع هاله‌های ماده تاریک، متولد شدند
ناحیه‌ای به فاصله‌ی ۳۰.۰۰۰ سال نوری از شبیه‌سازی رنایسانس، در خوشه‌ای از کهکشان‌های جوان متمرکز شده و زمانی که گازهای اطراف را گرم می‌کند، تشعشعات (سفید) و فلزات (سبز) تولید می‌کند. هاله‌ی ماده تاریک، درست بیرون از این ناحیه‌ی گرم شده، سه ستاره‌ی پرجرم را تشکیل می‌دهد که هرکدام بیش از ۱.۰۰۰ برابر جرم خورشید ماست و می‌تواند سریعاً به سیاه‌چاله‌هایی سنگین متلاشی شود و سرانجام بعد از بیلیون‌ها سال تبدیل به سیاه‌چاله‌های ابرسنگین (پرجرم) شود.

سیاه‌چاله‌های سنگین جهان اولیه، با رشد سریع هاله‌های ماده تاریک، متولد شدند

زمانی که سن جهان کمتر از یک بیلیون سال بود، برخی از ستاره‌ها تبدیل به سیاه‌چاله‌هایی باجرم زیاد شدند. یکی از بزرگترین سوال‌ها در نجوم این است که چرا تعداد زیادی سیاه‌چاله‌ی عظیم در جهان اولیه وجود دارد؟ مطالعه‌ی جدیدی بر پایه‌ی شبیه‌سازی، در مجله نیچر (Nature) منتشر شد که اظهار می‌کند، هنگامی که کهکشان‌‌ها با سرعت زیادی در حال شکل‌گیری بودند، سیاه‌چاله‌های پرجرم نیز رونق گرفتند. همچنین، این تحقیق نشان می‌دهد که این سیاه‌چاله‌ها بسیار معمول‌تر از چیزی هستند که در گذشته گمان می‌شد.

ماده تاریک به هاله‌هایی متلاشی می‌شود که مانند چسب، جاذبه‌ای برای همه‌ی کهکشان‌هاست. رشد سریع و زودهنگام این هاله‌ها، از شکل‌گیری ستاره‌هایی که ممکن است با سیاه‌چاله‌ها بر سر جریان ماده‌ی گازی آن ناحیه رقابت کنند، جلوگیری می‌کند.
دکتر جان وایز، محقق مرکز فیزیک نجومی نسبیتی در مدرسه‌ی فیزیک تکنیک در جورجیا و نویسنده‌ی راهنمای این تحقیق بیان می‌کند: «نکته‌ی مهم در موضوع تعیین مکان دقیق تشکیل سیاه‌چاله‌های سنگین در کودکی جهان، به رشد سریع ابرهای گازی قبل کهکشانی برمی‌گردد، که پیشران‌هایی برای تمام کهکشان‌های امروزه هستند. یعنی بر اساس این سناریوی تازه کشف‌شده، شکل‌گیری بیشتر سیاه‌چاله‌های پرجرم از یک الگوی بنیادی پیروی می‌کنند.»

او گفت: «در این تحقیق، سازوکار کلی و جدیدی کشف کرده‌ایم که جرقه‌ی شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های سنگین در هاله‌های ماده تاریک را در ذهن به‌وجود می‌آورد. این‌بار به‌جای آن‌که فقط تشعشعات را در نظر بگیریم، باید بنگریم که هاله‌ها چقدر سریع رشد می‌کنند. برای فهمیدن آن، به دانش فیزیک زیادی نیاز نداریم، فقط لازم است بدانیم که توزیع ماده تاریک چگونه است و جاذبه، چگونه بر آن اثر می‌گذارد. شکل‌گیری یک سیاه‌چاله‌ی سنگین نیاز دارد تا ماده در ناحیه‌ای رقیق با همگرایی زیاد حضور داشته باشد.»

ستاره‌شناسان یک جفت‌ ابرسیاه‌چاله را در فرایند ادغام کهکشان‌ها مشاهده کردند

فرضیه‌ی پذیرفته‌شده‌ی پیشین این بود که سیاه‌چاله‌های سنگین تنها زمانی می‌توانند تشکیل شوند که در معرض سطوح بالایی از تشعشعات نزدیک قرار گرفته باشند. دکتر جان رگان، محقق مرکز فیزیک نجومی و نسبیت در دانشگاه شهر دابلین و نویسنده‌ی دیگر این تحقیق بیان می‌کند: «نظریه‌های پیشین می‌گویند این اتفاق تنها زمانی رخ می‌دهد که این مکان‌ها در معرض سطوح بالایی از اشعه‌ی کشنده‌ی شکل‌گیری ستارگان، قرار گیرد. اما هر چه عمیق‌تر کاوش می‌کنیم، می‌بینیم که این مکان‌ها، دوره‌ای از رشد بسیار سریع را متحمل می‌شوند؛ اصل مهم همین است.»

به گفته‌ی نویسنده‌ی این تحقیق، دکتر مایکل نرمان، سرپرست مرکز ابررایانه‌ای سن‌دیگو در دانشگاه سن‌دیگو کالیفرنیا: «نظریه‌ی قبلی بستگی به تشعشعات شدید فرابنفش از کهکشان‌های اطراف داشت، تا از تشکیل ستارگان در هاله‌ی شکل‌گیری سیاه‌‌چاله‌ها جلوگیری کند . هرچند که هنوز اشعه‌ی فرابنفش، یک عامل مهم است؛ اما کار ما نشان داده است که حداقل در مدل شبیه‌سازی ما، فاکتور غالبی نیست.»

این تحقیق بر پایه‌ی نوع شبیه‌سازی رنایسانس بوده است؛ مجموعه‌ای از ۷۰ ترابایت داده در ابررایانه آب‌های آبی بین سال ۲۰۱۱ تا ۲۰۱۴ به وجود آمدند که به دانشمندان کمک می‌کند تا بفهمند که جهان در طی سال‌های ابتدایی چگونه رشد کرده است. برای اینکه بیشتر راجع به ناحیه‌های خاص بدانیم، همان‌جایی که احتمالاً سیاه‌‌چاله‌های سنگین رشد می‌کنند، این گروه، داده‌های شبیه‌سازی را تست کردند و ده هاله‌ی ویژه‌ی ماده‌ تاریک را یافتند که احتمالاً ستاره‌هایی را تشکیل داده است که جرم‌هایشان را به آن‌ها داده‌اند و فقط حاوی ابر گازی چگال هستند. سپس دانشمندان دو عدد از آن هاله‌ها (به فاصله‌ی حدود ۲.۴۰۰ سال نوری بینشان) را در رزولوشن بالاتری دوباره شبیه‌سازی کردند تا جزییات اتفاقات درون آن‌ها را ۲۷۰ میلیون سال بعد از بیگ بنگ (نظریه انفجار بزرگ)، بفهمند.

نقطه‌ی بدون بازگشت ابرسیاه‌چاله‌ی مرکز کهکشان راه‌ شیری نمایان شد

رزولوشن بهبودیافته‌ی شبیه‌سازی برای دو ناحیه‌ی منتخب، به محققان اجازه داد تا آشفتگی، جریان ورودی گاز و خوشه‌های شکل‌گیری ماده به‌عنوان ماده‌ی تشکیل‌دهنده‌ی سیاه‌‌چاله‌ که شروع به چگال شدن و چرخیدن می‌کند را ببینند. نرخ رشد آن‌ها چشمگیر بود.
دکتر وایز گفت: «ستاره‌شناسان سیاه‌‌چاله‌‌های پرجرمی را مشاهده کردند که در ۸۰۰ میلیون سال به بیلیون‌ها جرم خورشیدی تبدیل شده‌اند. این اتفاق نیازمند همگرایی شدید ماده در آن ناحیه است. و شما انتظار این همگرایی را در ناحیه‌هایی که کهکشان‌ها، در زمان‌های اولیه تشکیل شده‌اند، خواهید داشت».

از طرف دیگر این تحقیق نشان می‌دهد که ممکن است هاله‌های به وجود آورنده‌ی سیاه‌‌چاله‌ها، بسیار رایج‌تر از چیزی باشند که در گذشته گمان می‌شد.
برایان اوشیا، پروفسور دانشگاه ایالت میشیگان و نویسنده‌ی این تحقیق، می‌گوید: «قسمت مهیج این تحقیق، کشف انواع هاله‌هاست، که با وجود رقیق بودن، به قدر کافی رایج اند. ما پیش‌بینی می‌کنیم که این سناریو آنقدر اتفاق می‌افتد که منبع اکثر سیاه‌‌چاله‌های سنگین، در هر دو جهان اولیه و کهکشان‌های امروزی را تشکیل می‌دهد»

منبع: sci-news

 دسته‌ها:
avatar
  Subscribe  
Notify of

رصد و اکتشافات فضایی

ماه‌گرفتگی چیست
ماه‌گرفتگی چیست و ماه‌گرفتگی بعدی چه زمانی اتفاق می‌افتد؟
43
کشف ماده ژله‌ای در ماه
کشف ماده ژله‌ای توسط کاوشگر چینی در قسمت پنهان ماه
140
گذر کاوشگر خورشیدی پارکر
سومین گذر کاوشگر خورشیدی پارکر از نزدیکی خورشید
83
بارش شهابی برساووشی
چرا بارش شهابی برساووشی سالی یک‌بار اتفاق می‌افتد؟
56
سیاره پرجرم
دومین سیاره پرجرم در مدار ستاره‌ی همسایه‌مان پیدا شد
77