مشاهدات جمع‌آوری‌شده با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، سیاه‌چاله‌ای پرجرم فعال را نشان داده است که جرم آن ۹ میلیون برابر خورشید است و به طور فعال در حال رشد است و ماده را از فضای اطراف خود جذب می‌کند. 9 میلیون سال پس از بیگ بنگ، این اولین سیاهچاله کلان پرجرم است که رشد کرده است، اگرچه دانشمندان امیدوارند که برای مدت طولانی این رکورد را حفظ نکند.
یک سیاهچاله در داخل یکی از قدیمی ترین کهکشان های کشف شده کشف شد که قبلا به نام آن شناخته می شد EGSY8p7و از آن زمان به CEERS 1019 تغییر نام داد. کشف آن می تواند به حل یکی از بزرگترین رازهای جهان اولیه کمک کند: چگونه سیاهچاله های سحر کیهانی در مدت زمان کوتاهی به این اندازه بزرگ شدند.
مقاله ای که جزئیات این کشف را به رهبری ربکا لارسون، اخترفیزیکدان از دانشگاه تگزاس در آستین، در شماره ویژه مجله اخترفیزیک منتشر می کند. لارسون به ScienceAlert گفت: «ما دورترین هسته فعال کهکشانی (AGN) و قدیمی‌ترین سیاه‌چاله‌ای را که تاکنون پیدا کرده‌ایم، پیدا کردیم. لارسون در ابتدا CEERS 1019 را به عنوان بخشی از کار خود در مورد مطالعه نور تولید شده توسط تشکیل ستاره در اوایل جهان مشاهده کرد.
تصور می‌شود که این نور که تابش آلفای لیمان نامیده می‌شود، از یونیزاسیون هیدروژن خنثی در طول تشکیل ستاره ایجاد می‌شود. جهان اولیه پر از مه هیدروژن خنثی بود که از انتشار نور جلوگیری می کرد، تنها پس از یونیزه شدن این هیدروژن، نور می توانست آزادانه منتشر شود.
این عصر یونیزاسیون، همانطور که شناخته شده است، به طور کامل مورد مطالعه قرار نگرفته است. ما می دانیم که این اتفاق در اولین میلیارد سال پس از انفجار بزرگ 13,8 میلیارد سال پیش رخ داد، اما نگاه کردن به این فاصله در جهان اولیه بسیار دشوار است. CEERS 1019 و چندین کهکشان فوق اولیه دیگر اجرام عالی برای این مطالعه هستند، زیرا آنها نسبتاً درخشان هستند. این کهکشان در سال 2015 در داده های هابل شناسایی شد و در آن زمان اولین و دورترین کهکشان مشاهده شده بود.
مشاهدات بعدی وجود آن را تأیید کرد، اما اطلاعات دقیق‌تر مبهم باقی ماند: اولین نور در جهان، به دلیل انبساط جهان، آنقدر به قسمت مادون قرمز طیف منتقل شده است که به یک ابزار مادون قرمز ویژه قدرتمند مانند JWST نیاز است. برای مطالعه آن
بنابراین هنگامی که JWST ظاهر شد، CEERS 1019 - درخشان‌ترین کهکشان‌های هابل در این دوره - به یک هدف آشکار تبدیل شد. این تلسکوپ تنها به مدت یک ساعت با هر چهار ابزار خود به کهکشان نگاه کرد، اما داده های زیادی را ارائه کرد.
سپس لارسون متوجه چیزی شد که اصلاً انتظارش را نداشت. علاوه بر تشکیل ستاره درخشان، یک ویژگی انتشار گسترده معمولاً با AGN مرتبط است. وقتی او در مورد آن به برخی از محققان AGN گفت، همه چیز جالب شد. به طور معمول، یک کهکشان در کیهان اولیه یا نور یک ابرنواختر یا نور از تشکیل ستاره ساطع می کند. دیدن هر دو در یک کهکشان بسیار غیرمنتظره بود.
«ما هفته‌ها بحث می‌کردیم که باید باشد، یا یکی باشد. و معلوم می شود که هر دو است. تا حدودی تأثیر سیاهچاله بر خطوط گسیلی که می بینیم وجود دارد، اما بیشتر نوری که در تصاویرمان می بینیم هنوز تحت سلطه بخش ستاره ساز کهکشان است. اینکه یک سیاهچاله بسیار پرجرم بیش از 13,2 میلیارد سال پیش وجود داشته و به رشد خود ادامه داده است، آنقدرها هم که فکر می کنید تعجب آور نیست.
سیاهچاله های بسیار بزرگ تری در اوایل جهان کشف شده اند، J1342+0928، یک شبه کهکشان که 690 میلیون سال پس از انفجار بزرگ کشف شد، دارای یک سیاهچاله بسیار پرجرم به اندازه 800 میلیون خورشید است. سیاهچاله J0313-1806 که 670 میلیون سال پس از انفجار بزرگ کشف شد، 1,6 میلیارد خورشید دارد.
هر دوی این اختروش ها تحت سلطه انتشار AGN هستند. به گفته لارسون و همکارانش، CEERS 1019 یک مرحله میانی است: نقطه بین کهکشان‌های بعدی، بزرگتر و تحت تسلط AGN و نحوه تشکیل آن کهکشان‌ها و سیاه‌چاله‌های آنها در وهله اول. با نگاهی به سیاهچاله فوق‌العاده در CEERS 1019، محققان بر این باورند که این جرم از فروپاشی یک جرم عظیم، مانند یکی از اولین ستاره‌های جهان، به وجود آمده است. این ستارگان بسیار بسیار بزرگتر از ستارگانی بودند که امروزه در اطراف خود می بینیم، بنابراین سیاهچاله ای از چنین فروپاشی می تواند در مسیر رسیدن به ابر جرم قرار گیرد.
همانطور که لارسون اشاره می کند، نتایج تنها در یک ساعت مشاهده به دست آمد. انتظار می رود رصدهای واقعا عمیق کهکشان های دورتر و حتی کم نورتر را آشکار کنند، که در نهایت به ما کمک می کند تا بفهمیم جهان چگونه متولد شده و چگونه رشد کرده است.
همچنین بخوانید:
- ستاره شناسان شاهد فعال شدن پر انرژی یک سیاهچاله بوده اند
- سیاهچاله کلان پرجرم Sagittarius A* 200 سال پیش از خواب بیدار شد