ستاره‌های سیاه‌چاله

 

ستاره‌های سیاه‌چاله

به نظر می‌رسد جهان اولیه مملو از توده های  گازی عظیم و ستاره‌مانندی بوده است که توسط یک سیاه‌چاله در هسته خود تغذیه می‌شدند، یافته‌ای که ممکن است یکی از بزرگترین اسرار مطرح شده توسط اکتشافات تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) را حل کند.

هنگامی که JWST برای اولین بار شروع به بررسی میلیاردها سال اول جهان کرد، ستاره‌شناسان گروهی از کهکشان‌های بسیار فشرده، قرمز و بسیار درخشان را یافتند که برخلاف هر کهکشانی بودند که می‌توانستیم در جهان محلی خود ببینیم. محبوب‌ترین توضیحات برای این نقاط قرمز کوچک (LRDs)** سیاه‌چاله‌های بسیار عظیم با گرد و غبار در اطراف آنها یا کهکشان‌های بسیار متراکم و پر از ستاره بودند - اما هیچ‌کدام نوری را که JWST شناسایی کرده بود، به طور کامل درک نشدند. در اوایل سال جاری، ستاره‌شناسان به جای آن پیشنهاد کردند که LRDها گوی‌های متراکمی از گاز با یک سیاه‌چاله در مرکز خود هستند که ستاره‌های سیاه‌چاله‌ای نامیده می‌شوند. آنا دی گراف از دانشگاه هاروارد می‌گوید: "وقتی مواد به درون یک سیاه‌چاله سقوط می‌کنند، انرژی گرانشی زیادی آزاد می‌شود و این می‌تواند باعث شود کل گوی گازی اطراف آن مانند یک ستاره بدرخشد." اگرچه این انرژی مانند یک ستاره معمولی از همجوشی هسته‌ای حاصل نمی‌شود، اما اثر آن یک گوی درخشان مشابه از گاز متراکم است. دِ گراف می‌گوید: «تصور می‌شد مدل ستاره سیاه‌چاله بسیار عجیب و غریب و خارج از منظومه شمسی باشد، اما به نظر می‌رسد که کار می‌کند.» با این حال، در حالی که برخی از LRDها از این تفسیر پشتیبانی می‌کردند، هنوز بحث‌برانگیز بود. اکنون، دِ گراف و همکارانش بزرگترین نمونه LRDها را از زمان شروع رصد JWST، شامل بیش از ۱۰۰ کهکشان، تجزیه و تحلیل کرده‌اند و به این نتیجه رسیده‌اند که آنها به بهترین وجه با اشیاء ستاره‌مانند یا سیاه‌چاله‌ها توضیح داده می‌شوند.

گوی‌های گازی با سیاه‌چاله‌ها در مراکزشان می‌توانند مانند ستاره‌ها بدرخشند (arXiv, doi.org/qjdp).

دِ گراف می‌گوید: «البته نام سیاه‌چاله ستاره‌ای هنوز بحث‌برانگیز است، اما فکر می‌کنم اکنون یک اجماع نسبی در جامعه وجود دارد که ما به دنبال یک سیاه‌چاله در حال افزایش احاطه شده در گاز متراکم هستیم.» وقتی تیم به روشنایی نور در فرکانس‌های مختلف، به نام طیف‌ها، که از LRDها می‌آیند نگاه کرد، الگوها به بهترین شکل با نوری که از یک سطح نسبتاً مسطح به نام جسم سیاه می‌آید، مطابقت داشتند. این نیز نحوه‌ی ظاهر شدن ستاره‌ها است، برخلاف طیف‌های پیچیده‌تر و تیزتر دیده شده از کهکشان‌ها که نور خود را از ترکیبی از ستاره‌ها، گرد و غبار، گاز و یک سیاه‌چاله‌ی مرکزی تولید می‌کنند. جیلین بلوواری از موزه‌ی تاریخ طبیعی آمریکا در نیویورک می‌گوید: «مدل ستاره-سیاهچاله مدتی است که وجود دارد، اما تصور می‌شد بسیار عجیب است، اما در واقع به نظر می‌رسد که کار می‌کند.» در ماه سپتامبر، دگراف و همکارانش همچنین یک LRD جداگانه و واحد پیدا کردند که دارای یک قله‌ی بسیار تیز برای فرکانس نور ناشی از کهکشان‌ها بود، که آن را «صخره» نامیدند. دگراف می‌گوید: «ما ویژگی‌های خاصی را در طیف دیدیم که واقعاً با هیچ یک از مدل‌های موجود ما قابل توضیح نبودند.»

داگراف می‌گوید: «در حالی که بسیاری از ستاره‌شناسان موافقند که LRDها مانند ستاره‌های عظیم عمل می‌کنند، اثبات اینکه آنچه به آنها نیرو می‌دهد یک سیاه‌چاله است، دشوار خواهد بود.» او می‌گوید: «مرکز این جسم در این پوشش بسیار بسیار متراکم یا از نظر نوری ضخیم قرار دارد.» شیهان جی از دانشگاه کمبریج می‌گوید، یک راه برای اثبات سیاه‌چاله بودن آنها این است که ببینیم نوری که از آنها ساطع می‌شود با گذشت زمان چگونه تغییر می‌کند و ببینیم که آیا مانند سیاه‌چاله‌های جهان محلی ما تغییر می‌کنند یا خیر. «شما تغییرات روشنایی را در مقیاس‌های زمانی نسبتاً کوتاه، مانند ماه‌ها یا حتی روزها، مشاهده می‌کنید، اما برای این نقاط قرمز کوچک، به نظر می‌رسد که بیشتر اوقات شواهد بسیار کمی از این تغییرپذیری وجود دارد.» جستجوی شواهدی از تغییرات طولانی‌مدت در نور LRDها می‌تواند دشوار باشد، زیرا JWST فقط زمان محدودی برای انجام مشاهدات خود دارد، اما یک مطالعه اخیر دیگر ممکن است سرنخ‌هایی ارائه دهد. فنگهو سان از دانشگاه هاروارد و همکارانش یک LRD پیدا کردند که نور آن در اطراف یک کهکشان بسیار عظیم بین آن و زمین خم شده بود، که به آن عدسی گرانشی می‌گویند. این عدسی چهار تصویر از LRD اصلی تولید کرد، اما از آنجا که نور در هر تصویر فواصل مختلفی را برای رسیدن به ما طی کرده بود، هر تصویر معادل نگاه کردن به LRD در عکس‌های مختلف در طول یک دوره ۱۳۰ ساله بود. به نظر می‌رسد این چهار تصویر، تغییراتی در روشنایی را نشان می‌دهند، مشابه با پالسارهای شناخته شده، اما در محدوده بسیار وسیع‌تری، که با فرضیه ستاره سیاه‌چاله سازگار است. سان و تیمش از صحبت با نیو ساینتیست برای این داستان خودداری کردند. بلوواری می‌گوید، اگرچه استفاده از یک عدسی گرانشی برای اندازه‌گیری LRD در زمان‌های مختلف هوشمندانه است، اما می‌تواند توضیحات دیگری برای این تغییرپذیری وجود داشته باشد.

نقاط قرمز کوچک (LRD)**

مرجع: نیو سانیتیست