اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب و آرایهای از تلسکوپهای رادیویی در شیلی، موفق به رصد یک جفت سیاهچالهی کلانجرم شدهاند که در دوران کودکی کیهان، تنها ۱٫۳ میلیارد سال پس از بیگبنگ، در حال فعالیت هستند.
دو سیاهچاله که با نام جمعی LID-۱۱۶۶ شناخته میشوند، حدود ۴۹۰۰ سال نوری از یکدیگر فاصله دارند و درون کهکشانی درحال ادغام با هم قرار گرفتهاند. این نزدیکترین فاصلهای محسوب میشود که تاکنون برای چنین جفتی در این مرحله از تاریخ کیهان تأیید شده است.
اکثر کهکشانهای بزرگی که امروز میبینیم، درطول میلیاردها سال و با ادغام کهکشانهای کوچکتر با یکدیگر شکل گرفتهاند. از آنجایی که تقریباً تمام کهکشانها یک سیاهچالهی مرکزی دارند، وقتی دو کهکشان با هم یکی میشوند، سیستم جدید شامل دو سیاهچاله خواهد بود.
دانشمندان از مدتها پیش وجود چنین سیستمهای دوگانهای را در جهان اولیه پیشبینی کردهاند، اما دیدن آنها کار آسانی نیست زیرا این سیاهچالهها درون ابرهای غلیظ گاز و غبار پنهان شدهاند و فاصلهی بسیار کمی از یکدیگر دارند که تشخیص جداگانهی آنها را دشوار میکند.
دو سیاهچاله فقط ۴۹۰۰ سال نوری از هم فاصله دارند و درون کهکشانی در حال ادغام قرار گرفتهاند
تیم تحقیقاتی به رهبری هیوون سوه، اخترشناس رصدخانهی جمنای، با ترکیب دادههای تلسکوپ فضایی جیمز وب و آرایهی تلسکوپهای رادیویی آلما در شیلی، موفق به کشف جفت سیاهچاله شدند.
اولین سرنخ از کشف، وقتی به دست آمد که دانشمندان در دادههای نقشهی کیهانی تلسکوپ چاندرا به یک منبع قوی پرتو ایکس برخوردند. این نوع تابش معمولاً از سیاهچالهای فعال که در حال بلعیدن مواد اطرافش است، منتشر میشود. اما نکتهی عجیب این بود که در عمیقترین تصاویر تلسکوپ هابل، هیچ اثری از این منطقه دیده نمیشد.
برای حل معما، تیم به سراغ ابزار طیفنگار فروسرخ نزدیک تلسکوپ جیمز وب (NIRSpec) رفتند. این ابزار توانست دو منبع نورانیِ مجزا را در آن منطقه نشان دهد که ۴۹۰۰ سال نوری از هم فاصله داشتند. این فاصله برای یک جفت سیاهچاله بسیار کم است. نمونههای قبلی که در مراحل اولیهتر کیهان شناسایی شده بودند، دهها هزار سال نوری یا بیشتر از هم دور بودند.
روبرتو دکارلی از مؤسسهی ملی اخترفیزیک ایتالیا و از پژوهشگران مطالعه، در گفتگو با لایوساینس توضیح داد: «این کشف فقط به لطف قدرت بینظیر تلسکوپ جیمز وب ممکن شد. انجام چنین مشاهداتی از روی زمین تقریباً غیرممکن است؛ زیرا جو زمین در این طولموجها شفافیت کافی ندارد.»
پژوهشگران برای تأیید این موضوع که آیا واقعاً با دو سیاهچاله روبرو هستند و نه یک سیاهچاله با درخشش اضافی، چندین بار نور کهکشان اصلی را از تصاویر کم کردند. هر بار، سیگنال مربوط به جسم دوم همچنان باقی میماند.
گروه پژوهشی برای راستیآزمایی کشف و اطمینان از جدابودن دو سیاهچاله، به دادههای رصدخانهی رادیویی آلما در شیلی مراجعه کرد. این مشاهدات، مخازن عظیمی از گاز سرد را در اطراف هر دو سیاهچاله شناسایی کرد که نشاندهندهی تغذیهی فعال آنها است. از آنجا که این گازها، منبع اصلی رشد سیاهچالهها به شمار میروند، وجودشان در اطراف هر دو جسم، تأییدی بر این است که هر سیاهچاله در مرکز کهکشان مجزای خود قرار دارد و این دو کهکشان، در حال گذراندن مراحل اولیهی ادغام با یکدیگر هستند.
مشاهدات تکمیلی به رد سناریوهای دیگر کمک کرد. مثلاً اگر یکی از سیاهچالهها در اثر برخوردهای گرانشی از کهکشان خودش پرتاب شده بود، باید بدون گاز و با سرعت زیاد در حال حرکت میبود. اما تصاویر نشان داد هر دو سیاهچاله در میان گاز و غبار احاطه شدهاند و در مرکز کهکشانهای خود قرار دارند.
چنین کشف برای اخترشناسان اهمیت زیادی دارد. یکی از بزرگترین سوالات در اخترشناسی این است: چگونه سیاهچالههای کلانجرم در جهان اولیه، در مدت زمان کوتاهی تا این اندازه بزرگ شدند؟
توضیح اصلی این است که گاز و ماده از اطراف کهکشان به سمت مرکز سرازیر میشوند و سیاهچاله را تغذیه میکنند. همچنین، وقتی دو کهکشان با هم ادغام میشوند، این روند تغذیه را تشدید میکنند. اما اگر هر دو کهکشان، خودشان سیاهچالههای عظیم داشته باشند، این دو غول همزمان شروع به تغذیه میکنند و میتوانند با سرعت بیشتری رشد کنند.
دکارلی توضیح میدهد: «بلعیدن کهکشانهای دیگر بخشی از این فرآیند است. اما اگر آن کهکشانها خودشان سیاهچالهای عظیم در مرکز داشته باشند، چه؟» مطالعهی سیستمهایی مثل LID-۱۱۶۶ به دانشمندان کمک میکند تا بفهمند رشد کهکشانها و سیاهچالههایشان دقیقاً چگونه اتفاق میافتد.
ترینیاد فارکائو میگوید ایدهی اصلی (ادغام کهکشانها و سیاهچالهها) پدیده جدیدی نیست و سالها پیش توسط نظریهها پیشبینی شده بود. او میگوید: «نکتهی قابل توجه، مشاهدهی این فرآیند در فاصلهی تنها ۱٫۵ کیلوپارسک (۴۹۰۰ سال نوری) است. این کشف، گام اول برای یافتن جمعیتی پنهان از سیاهچالههاست که تاکنون فقط در نظریهها پیشبینی میشدند.»
