تولد سیاه‌چاله در کهکشانی به نام «بی‌نهایت»

به گفته محققان، در مرکز «بی‌نهایت» که در ابری از گاز قرار دارد، یک سیاه‌چاله ابرپرجرم وجود دارد. این یافته‌ها در یک مطالعه جدید که قرار است در مجله Astrophysical Jounal Letters منتشر شود، شرح داده شده‌اند. 
 
اهمیت کشف جدید
محققان می‌گویند این کشف به چند دلیل جذاب است. نخست، این کشف روشی جدید برای تشکیل سیاه‌چاله‌ها پیشنهاد می‌دهد. دوم، توضیحی احتمالی برای وجود سیاه‌چاله‌های فوق‌العاده عظیم در جهان اولیه ارائه می‌دهد و سوم این‌که ممکن است اولین مدرک مستقیم از یک سیاه‌چاله فوق‌سنگین درست پس از تشکیل آن باشد.
ون دوکوم، استاد نجوم و استاد فیزیک در دانشکده هنر و علوم ییل و نویسنده اصلی این مطالعه جدید، گفت: «این نزدیک‌ترین سیاه‌چاله‌ای است که احتمالا می‌توانیم به آن دست یابیم.» به اعتقاد ون دوکوم همه چیز در مورد این کهکشان غیرمعمول است. او گفت: «نه‌تنها خیلی عجیب به نظر می‌رسد بلکه یک سیاه‌چاله ابرپرجرم هم دارد که مواد زیادی را به خود جذب می‌کند. بزرگ‌ترین شگفتی این بود که این سیاه‌چاله درون هیچ‌کدام از دو هسته کهکشان‌های در حال ادغام قرار نداشت؛ بلکه در وسط آنها بود. از خودمان پرسیدیم: چگونه می‌توانیم این را درک کنیم؟»

چگونگی پژوهش
ون دوکوم به همراه ستاره‌شناس گابریل برامر از دانشگاه کپنهاگ این کشف را هنگام مطالعه تصاویر از بررسی COSMOS-Web انجام دادند که بخشی از بایگانی داده‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا است.
ون دوکوم همچنین رصدهای بعدی داده‌های جیمز وب را رهبری کرد. علاوه‌بر این، محققان برای این مطالعه از داده‌های رصدخانه W.M. Keck و داده‌های بایگانی‌‌شده از ارائه بسیار بزرگ رصدخانه ملی نجوم رادیویی و رصدخانه پرتو ایکس چاندرا استفاده کردند.

یک کشف بی‌سابقه
محققان گفتند یافتن سیاه‌چاله‌ای که در هسته یک کهکشان عظیم قرار ندارد، به خودی خود غیرمعمول است اما کشف این‌که سیاه‌چاله تازه شکل‌گرفته است، تاکنون بی‌سابقه بود. ون دوکوم گفت: «به عبارت دیگر، ما فکر می‌کنیم شاهد تولد یک سیاه‌چاله ابرپرجرم هستیم؛ چیزی که قبلا هرگز دیده نشده است.»
این یافته همچنین پیامدهایی برای بحث‌های جاری پیرامون شکل‌گیری سیاه‌چاله‌ها در جهان اولیه دارد.
یک نظریه (تئوری دانه‌های نور) این است که سیاه‌چاله‌های کوچک زمانی تشکیل می‌شوند که هسته ستارگان فرومی‌ریزد و منفجر می‌شود. در نهایت، آن سیاه‌چاله‌های دانه‌های نور با هم ادغام شده و سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم را تشکیل می‌دهند.
با این حال، این نظریه برای به ثمر رسیدن به زمان فوق‌العاده طولانی نیاز دارد. تلسکوپ جیمز وب پیش از این سیاه‌چاله‌های ابرپرجرمی را شناسایی کرده است که خیلی زود در جهان پدیدار شده‌اند و نمی‌توان آنها را با نظریه «دانه‌های نور» توضیح داد. حال نظریه «دانه‌های سنگین» باقی می‌ماند که توسط اخترفیزیکدان دانشگاه ییل، پریاموادا ناتاراجان و دیگران مطرح شده است. این نظریه نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌های بسیار بزرگ‌تر می‌توانند از فروپاشی ابرهای بزرگ گاز تشکیل شوند. نکته‌ مبهم نظریه‌ «دانه‌های سنگین» این بوده است که ابرهای گازی در حال فروپاشی، معمولا ستاره‌ها را تشکیل می‌دهند.
ون دوکوم گفت: «با این حال، کهکشان بی‌نهایت ممکن است نشان دهد که چگونه شرایط شدید (extreme conditions) از جمله شرایط موجود در جهان اولیه که توسط نظریه دانه‌های سنگین پیشنهاد شده است؛ می‌تواند منجر به ایجاد سیاه‌چاله شود.»
او گفت: «در این مورد، دو کهکشان دیسکی با هم برخورد کردند و ساختارهای حلقه‌ای ستاره‌ها را که می‌بینیم تشکیل دادند. در طول برخورد، گاز درون این دو کهکشان تکان می‌خورد و فشرده می‌شود. این فشرده‌سازی ممکن است برای تشکیل یک گره متراکم کافی بوده باشد که سپس به یک سیاه‌چاله تبدیل شده است.»
ون دوکوم و همکارانش تاکید کردند که برای تایید یافته‌ها و آنچه که آنها برای تشکیل سیاه‌چاله‌ها نشان می‌دهند، تحقیقات بیشتری لازم است.

راز سیاه‌چاله‌ها
سیاه‌چاله‌ها از جذاب‌ترین و اسرارآمیزترین پدیده‌های کیهانی هستند که از دل نظریه نسبیت عام اینشتین در اوایل قرن بیستم مطرح شدند. در این نظریه، اگر جرم زیادی در حجم کوچکی فشرده شود، فضا و زمان به‌شدت خمیده‌شده و ناحیه‌ای به نام افق رویداد شکل می‌گیرد که حتی نور هم نمی‌تواند از آن بگریزد. نخستین شواهد غیرمستقیم از وجود سیاه‌چاله‌ها با کشف منابع پرقدرت پرتوی ایکس در دهه ۱۹۶۰ به ‌دست آمد و بعدها با کشف ستارگان در حال گردش به دور یک جرم نامرئی، وجود آنها قوت گرفت.
در دهه‌های اخیر، پژوهش‌های زیادی درباره انواع سیاه‌چاله‌ها انجام شده است؛ از سیاه‌چاله‌های ستاره‌ای که از فروپاشی ستاره‌های پرجرم تشکیل می‌شوند تا سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم که در مراکز کهکشان‌ها قرار دارند و میلیون‌ها تا میلیاردها برابر جرم خورشید جرم دارند.
منشا سیاه‌چاله‌های ابرپرجرم همچنان از مسائل مهم کیهان‌شناسی است و نظریات متعددی برای توضیح آنها ارائه‌شده، از جمله تشکیل تدریجی از ادغام سیاه‌چاله‌های کوچک‌تر یا فروپاشی مستقیم ابرهای گازی بزرگ. با ابزارهایی مانند تلسکوپ فضایی هابل و جیمز وب و آشکارسازی امواج گرانشی توسط LIGO، پژوهشگران توانسته‌اند اطلاعات دقیق‌تری درباره سیاه‌چاله‌ها و نقش آنها در تکامل کیهان به‌ دست آورند. کشف جدید کهکشان «بی‌نهایت» که حاصل ادغام دو کهکشان است، دید ما را نسبت به منشا سیاه‌چاله‌ها گسترش می‌دهد.