چگونه سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم کهکشان‌های بزرگ جهان را شکل می‌دهند؟ جیمز وب پاسخ می‌دهد!

تلسکوپ فضایی جیمز وب گروهی از کهکشان‌های عظیم را مشاهده کرده است که در فاصله حدود 11 میلیارد سال نوری قرار دارند و به دلیل تأثیر سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم، رشد خود را متوقف کرده‌اند.

خوشه‌های کهکشانی که اغلب به‌عنوان “شهرهای بزرگ” جهان شناخته می‌شوند، از کهکشان‌های بیضوی غول‌پیکری تشکیل شده‌اند که شکل‌گیری ستارگان را متوقف کرده و رشد خود را تکمیل کرده‌اند. با وجود تحقیقات گسترده، مکانیسم دقیق متوقف شدن این فرآیند همچنان نامشخص است.

در یک مطالعه پیشگامانه، پژوهشگران با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، نمونه‌ای اولیه از خوشه‌های کهکشانی مدرن را بررسی کردند. مشاهدات آن‌ها نقش سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم را در سرکوب شکل‌گیری ستارگان برجسته می‌کند و نشان می‌دهد که این کهکشان‌ها چگونه به ساختارهای بیضوی عظیمی که امروزه در جهان دیده می‌شوند، تکامل می‌یابند.

بررسی خوشه‌های کهکشانی با جیمز وب

درک نحوه شکل‌گیری و رشد کهکشان‌ها یکی از اهداف اصلی در اخترفیزیک است. در مناطق متراکم جهان، مانند خوشه‌های کهکشانی، کهکشان‌های بیضوی عظیم غالب هستند. این کهکشان‌های عظیم و باستانی از ستارگان قدیمی تشکیل شده‌اند. در حالی‌که دانشمندان همچنان درباره اینکه این کهکشان‌ها چگونه تشکیل ستارگان جدید را متوقف می‌کنند بحث می‌کنند، یک نظریه برجسته نشان می‌دهد که سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم (SMBH) نقش مهمی دارند. این سیاه‌چاله‌ها با انتشار انرژی شدید، می‌توانند جریان گاز لازم برای شکل‌گیری ستارگان را سرکوب کنند و به‌طور بالقوه باعث ایجاد کهکشان‌های بیضوی عظیمی شوند که امروز مشاهده می‌کنیم.

برای بررسی این ایده، تیمی بین‌المللی از پژوهشگران کهکشان‌های عظیم در پیش‌خوشه “تار عنکبوت” را مطالعه کردند؛ خوشه‌ای کهکشانی که در فاصله 11 میلیارد سال نوری قرار دارد (شکل ۱). با استفاده از داده‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST)، این تیم کهکشان‌های دوردست را با جزئیاتی بی‌سابقه مورد بررسی قرار دادند. این پژوهش به سرپرستی استادیار ریتم شیمکاوا از دانشگاه واسدا ژاپن و با همکاری دکتر یوسئی کویاما از رصدخانه ملی نجوم ژاپن، پروفسور تادایوکی کاداما از دانشگاه توهوکو، ژاپن، دکتر هلموت دانربائر و دکتر جی. ام. پرز-مارتینز از انستیتوی اخترفیزیک جزایر قناری و دانشگاه لا لاگونا اسپانیا، انجام شد.

یافته‌ها درباره سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم و تکامل کهکشان‌ها

تیم پژوهشی با استفاده از دوربین فروسرخ نزدیک نصب‌شده روی تلسکوپ جیمز وب، موفق به تهیه نقشه‌های با وضوح بالا از خطوط بازترکیب هیدروژن شد که نشان‌دهنده فعالیت شکل‌گیری ستارگان و سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم (SMBHs) هستند. تحلیل‌های دقیق نشان داد که کهکشان‌های عظیمی که سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم فعال دارند، هیچ نشانه‌ای از شکل‌گیری ستارگان را نشان نمی‌دهند؛ به این معنا که رشد آن‌ها به‌شدت توسط SMBHها متوقف شده است (شکل ۳). این نتایج از پیش‌بینی نظری مبنی بر ارتباط تشکیل کهکشان‌های بیضوی عظیم با فعالیت SMBHها در گذشته پشتیبانی می‌کند.

دیدگاه‌هایی از مطالعات بلندمدت نجومی

دکتر شیمکاوا توضیح می‌دهد:

پیش‌خوشه تار عنکبوت بیش از ۱۰ سال توسط تیم ما با استفاده از تلسکوپ سوبارو و دیگر تجهیزات مورد مطالعه قرار گرفته است. با داده‌های جدید تلسکوپ جیمز وب، اکنون قادر به پاسخ دادن به سوالاتی هستیم که درباره درک و پیش‌بینی شکل‌گیری کهکشان‌ها در طول این مدت انباشته کرده‌ایم.

او در ادامه می‌افزاید:

این مطالعه گامی مهم در گسترش درک ما از هم‌تکامل سیاه‌چاله‌های بسیار پرجرم و کهکشان‌ها در ‘شهرهای کیهانی’ به شمار می‌رود.

یافته‌های این مطالعه در تاریخ ۱۸ دسامبر ۲۰۲۴ در مجله Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters منتشر شده است.

منبع: Scitechdaily