سیاه‌چاله‌هایی با جرم ۱۰ برابر بیشتر از حد انتظار کشف شدند

سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم معمولاً در مرکز کهکشان‌ها جای دارند و میان ویژگی‌های این اجرام و ساختار کهکشان میزبانشان ارتباطی قابل‌توجه دیده می‌شود. همین ارتباط باعث شده اخترشناسان سال‌ها درباره نحوه شکل‌گیری این دو ساختار و اینکه کدام‌یک ابتدا به وجود آمده است، تحقیق کنند.

یک دیدگاه مطرح این است که سیاه‌چاله و کهکشان از همان مراحل اولیه در کنار یکدیگر رشد کرده‌اند. یکی از مهم‌ترین شواهد این فرضیه، نسبت نسبتاً مشخص میان جرم سیاه‌چاله مرکزی و جرم کهکشان است. در بسیاری از کهکشان‌ها، جرم سیاه‌چاله ابرپرجرم تنها بخش کوچکی از جرم کل کهکشان را تشکیل می‌دهد و معمولاً حدود یک‌دویستم جرم آن برآورد می‌شود.

اما بررسی جدید گروهی از پژوهشگران نشان می‌دهد که این الگو همیشه برقرار نیست. دانشمندان گروهی از سیاه‌چاله‌ها را پیدا کرده‌اند که در مقایسه با کهکشان میزبان خود، جرم بسیار بیشتری دارند.

بررسی بیش از ۲۰ هزار اختروش

برای پیدا کردن این نمونه‌های غیرمعمول، پژوهشگران سراغ اختروش‌ها رفتند؛ اجرامی فوق‌العاده درخشان که انرژی عظیم آن‌ها از فعالیت سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم در مرکزشان ناشی می‌شود.

زمانی که یک سیاه‌چاله حجم زیادی از گاز و ماده اطراف خود را جذب می‌کند، فرایند برافزایش می‌تواند انرژی قابل‌توجهی آزاد کند. این انرژی به شکل تابش‌های مختلف، از جمله پرتو ایکس و امواج رادیویی، قابل مشاهده است.

پژوهشگران با استفاده از داده‌های تلسکوپ پرتو ایکس اروسیتا و مجموعه‌ای از اطلاعات رصدی دیگر، بیش از ۲۰ هزار اختروش را بررسی کردند. میزان روشنایی اختروش‌ها اطلاعاتی درباره فعالیت و جرم سیاه‌چاله مرکزی در اختیار دانشمندان قرار می‌دهد.

در کنار آن، با بررسی نور ساطع‌شده از بخش‌های اطراف اختروش در طول موج‌های مرئی و فروسرخ، می‌توان ویژگی‌های کهکشان میزبان را نیز تخمین زد. ترکیب این داده‌ها امکان مقایسه جرم سیاه‌چاله و کهکشان را فراهم کرد.

هشت مورد، الگوی معمول را شکستند

نتایج بررسی‌ها به گروه کوچکی از اختروش‌ها اشاره کرد که رفتار متفاوتی داشتند. در هشت سامانه، نسبت جرم کهکشان به سیاه‌چاله حدود ۲۰ به یک بود؛ در حالی که این مقدار در نمونه‌های معمولی نزدیک به ۲۰۰ به یک است.

به عبارت دیگر، سیاه‌چاله در این هشت مورد حدود پنج درصد از جرم کهکشان را در اختیار دارد. این سهم تقریباً ده برابر بیشتر از مقداری است که معمولاً برای چنین سامانه‌هایی انتظار می‌رود.

سه نمونه از این گروه حتی در میان درخشان‌ترین اختروش‌های بررسی‌شده قرار داشتند. چنین درخشندگی‌ای می‌تواند نشانه‌ای از فعالیت شدید سیاه‌چاله و جذب سریع ماده باشد. برآوردها نشان می‌دهند که برخی از این سیاه‌چاله‌ها ممکن است در حدود یک میلیارد سال جرم خود را دو برابر کنند.

این سرعت رشد نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌ها در برخی دوره‌های تاریخ خود می‌توانند بسیار سریع‌تر از کهکشان میزبانشان بزرگ شوند.

کهکشان‌هایی با تعداد اندک ستاره

نکته جالب دیگر به خود کهکشان‌های میزبان مربوط می‌شود. کهکشان‌هایی که این سیاه‌چاله‌های پرجرم در مرکز آن‌ها قرار دارند، در مقایسه با نمونه‌هایی مانند راه شیری، نور کمتری دارند و تعداد ستاره‌هایشان نیز کمتر است.

هنوز مشخص نیست که این وضعیت موقتی است یا ویژگی بلندمدت این کهکشان‌ها محسوب می‌شود. ممکن است این کهکشان‌ها در آینده همچنان به ساخت ستاره‌های جدید ادامه دهند و به تدریج رشد کنند.

با این حال، یک احتمال دیگر نیز وجود دارد. فعالیت شدید سیاه‌چاله مرکزی ممکن است بر گاز موجود در کهکشان اثر بگذارد؛ ماده‌ای که برای تولد ستاره‌های جدید ضروری است. اگر فعالیت سیاه‌چاله باعث کاهش یا پراکنده شدن این منابع شود، روند ستاره‌زایی نیز ممکن است تحت تأثیر قرار گیرد. با داده‌های فعلی نمی‌توان مشخص کرد کدام سناریو در این سامانه‌ها رخ می‌دهد.

رابطه سیاه‌چاله و کهکشان پیچیده‌تر از تصور ماست

یافته‌های جدید لزوماً ارتباط میان سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم و کهکشان‌های میزبان را زیر سؤال نمی‌برند. در عوض، نشان می‌دهند که این رابطه احتمالاً انعطاف‌پذیرتر و پیچیده‌تر از یک الگوی ثابت است.

ممکن است در بیشتر مواقع، رشد کهکشان و سیاه‌چاله مرکزی آن هماهنگ باشد، اما در دوره‌هایی خاص شرایط به گونه‌ای تغییر کند که سیاه‌چاله با سرعت بسیار بیشتری رشد کند.

اکنون یکی از پرسش‌های مهم برای اخترشناسان این است که این مرحله شتاب‌گرفته رشد چگونه آغاز می‌شود، چه مدت ادامه دارد و آیا فعالیت شدید سیاه‌چاله در نهایت می‌تواند مسیر تکامل کهکشان میزبان را تغییر دهد یا نه.

رصد نمونه‌های بیشتری از چنین سامانه‌هایی می‌تواند به دانشمندان کمک کند تا بهتر بفهمند سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم چگونه رشد می‌کنند و رابطه آن‌ها با شکل‌گیری ستاره‌ها و تحول کهکشان‌ها در طول تاریخ کیهان چگونه شکل گرفته است.

برای ارزیابی پایداری، امنیت و نگهداری این زیرساخت، راهنمای پشتیبانی شبکه را نیز مطالعه کنید.