آیا ستاره‌های سیاه‌چاله‌ای کشف شده اند؟

نوزادان هیولاهای کیهانی؟ معمای نقاط قرمز جیمز وب و فرضیه‌ی ستاره‌های سیاهچاله‌ای

نقاط قرمز و کوچکی که تلسکوپ فضایی جیمز وب در سپیده‌دم کیهان کشف کرده، دانشمندان را با یک معمای بزرگ روبه‌رو کرده است. این اجرام که در ابتدا کهکشان‌هایی غیرممکن به نظر می‌رسیدند، شاید در واقع دسته‌ای کاملاً جدید از اجرام آسمانی باشند: «ستاره‌های سیاهچاله‌ای». اگر این فرضیه درست باشد، ما نه تنها یک جرم کیهانی جدید پیدا کرده‌ایم، بلکه ممکن است شاهد اولین مرحله از تولد سیاه‌چاله‌های کلان‌جرمی باشیم که منشأ آن‌ها یکی از بزرگ‌ترین رازهای نجوم است.

یک معمای غیرممکن در کیهان اولیه

از اولین داده‌های JWST در سال ۲۰۲۲، این نقاط قرمز ظاهر شدند. آن‌ها آنقدر پرجرم و درخشان بودند که به نظر می‌رسید کهکشان‌هایی به بلوغ راه شیری ما هستند، اما تنها ۵۰۰ تا ۷۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ. این موضوع آنقدر با مدل‌های فعلی در تضاد بود که تیم تحقیقاتی به طور غیررسمی به آن‌ها لقب «قاعده‌شکنان کیهانی» (Universe Breakers) را داد. به گفته‌ی یکی از محققان، اگر این‌ها کهکشان بودند، آسمان شب‌شان به طرز خیره‌کننده‌ای پر از ستاره می‌بود؛ یک چگالی غیرممکن که نشان می‌داد باید توضیح دیگری در کار باشد.

یک پاسخ زیبا: ستاره به جای کهکشان

اکنون، یک تیم بین‌المللی از اخترشناسان به رهبری پژوهشگرانی از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا و موسسه نجوم ماکس پلانک، در مقاله‌ای در نشریه Astronomy & Astrophysics، یک راه حل رادیکال ارائه می‌دهند. آن‌ها می‌گویند این نقاط، کهکشان نیستند، بلکه کره‌های غول‌پیکری از گاز داغ و چگال هستند که توسط یک سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم در مرکزشان انرژی می‌گیرند. به جای همجوشی هسته‌ای (موتور ستاره‌های عادی)، این سیاه‌چاله با بلعیدن سریع ماده، آن را به انرژی و نور تبدیل می‌کند. به قول جوئل لجا، از نویسندگان مقاله: این یک پاسخ زیباست، زیرا به جای کهکشانی پر از ستاره‌های سرد مجزا، با یک ستاره‌ی غول‌پیکر و بسیار سرد روبه‌رو هستیم.

سرنخ کلیدی از جرمی به نام (صخره)

برای اثبات این ایده، دانشمندان به تحلیل طیف نوری این اجرام نیاز داشتند (که مانند اثر انگشت نوری عمل می‌کند). آن‌ها پس از بررسی طیف ۴۵۰۰ کهکشان دوردست، به یک نمونه‌ی بسیار افراطی به نام صخره (The Cliff) برخوردند. این جرم آنقدر دور بود که نورش حدود ۱۱.۹ میلیارد سال در راه بوده تا به ما برسد. تحلیل‌ها نشان داد که نور آن از خوشه‌ای از ستاره‌ها نمی‌آید، بلکه از یک جرم واحد سرچشمه می‌گیرد: یک سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم که خود را در پیله‌ای آتشین از گاز هیدروژن محصور کرده است. این گاز، برخلاف محیط معمول اطراف سیاه‌چاله‌ها که میلیون‌ها درجه حرارت دارد، بسیار سردتر است و همین باعث می‌شود نور آن سرخ‌فام به نظر برسد.

قطعه گمشده پازل سیاه‌چاله‌های غول‌آسا

اهمیت این کشف چیست؟ امروزه می‌دانیم در مرکز بیشتر کهکشان‌ها یک سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم وجود دارد. اما منشأ این هیولاها همچنان راز است. آیا از ادغام سیاه‌چاله‌های کوچک‌تر ساخته شده‌اند؟ یا یک‌باره در نخستین میلیارد سال کیهان شکل گرفته‌اند؟ لجا می‌گوید: «این ستاره‌های سیاهچاله‌ای ممکن است اولین مرحله‌ی شکل‌گیری سیاه‌چاله‌هایی باشند که امروز می‌بینیم؛ سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در دوران نوزادی‌شان.» این اجرام که مانند سازندگان توربوشارژ جرم عمل می‌کنند، می‌توانند توضیح دهند که سیاه‌چاله‌ها چگونه در کیهان اولیه اینقدر سریع رشد کرده‌اند.

علم در مرزهای ناشناخته

البته این فرضیه هنوز بهترین ایده‌ی موجود است و برای اثبات قطعی به تحقیقات بیشتری نیاز دارد. این اجرام در فاصله‌ای بسیار دور قرار دارند و مطالعه‌ی آن‌ها بسیار دشوار است. اما همانطور که لجا نتیجه‌گیری می‌کند: اشکالی ندارد اگر اشتباه کنیم. کیهان بسیار عجیب‌تر از آن چیزی است که ما تصور می‌کنیم و تنها کاری که می‌توانیم انجام دهیم، دنبال کردن سرنخ‌های آن است. هنوز شگفتی‌های بزرگی در انتظار ماست.

phys.org