اندکی پس از آغاز عملیات علمی تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، ستاره‌شناسان با کشفی غیرمنتظره در داده‌ها مواجه شدند؛ اجرامی کوچک و قرمز رنگ که در سراسر جهان اولیه دور دست پراکنده شده‌اند! این پدیده‌های جذاب که اکنون به عنوان “نقاط قرمز کوچک” (LRDs) شناخته می‌شوند، هنوز به خوبی درک نشده‌اند و سوالات جدیدی را مطرح می‌کنند و نظریه‌های جدیدی را در مورد فرآیندهایی که شکل‌گیری جهان اولیه را شکل می‌دهند، الهام می‌بخشند.
تیمی از ستاره‌شناسان با تجزیه و تحلیل داده‌های عمومی وب، اخیراً یکی از بزرگترین نمونه‌های LRDs تا به امروز را گردآوری کردند. اعتقاد بر این است که تقریباً تمام این اجرام در 1.5 میلیارد سال اول پس از انفجار بزرگ وجود داشته‌اند. محققان نتیجه گرفتند که بخش قابل‌توجهی از LRDsها احتمالاً کهکشان‌هایی هستند که سیاهچاله‌های در حال رشد را در مراکز خود جای داده‌اند.
کلاس جدید کهکشان ممکن است نشان‌دهنده رشد اولیه سیاهچاله باشد!
دیل کوچفسکی از کالج کوبی در واترویل مین و نویسنده اصلی این مطالعه، گفت:
ما با این جمعیت جدید از اجرام که وب پیدا کرده است، گیج شده‌ایم. ما آنالوگ‌های آن‌ها را در انتقال‌های قرمز پایین‌تر نمی‌بینیم، به همین دلیل آن‌ها را قبل از وب ندیده‌ایم. کار قابل‌توجهی در حال انجام است تا ماهیت این نقاط قرمز کوچک و اینکه آیا نور آن‌ها توسط سیاهچاله‌های پرجرم در حال رشد غالب است یا خیر، تعیین شود.
افشای پدیده‌های جهان اولیه!
یکی از عوامل مهم در افزایش اندازه نمونه LRDs توسط این تیم، استفاده آن‌ها از داده‌های عمومی وب بود. در ابتدا، تیم مطالعاتی به دنبال این منابع قرمز در بررسی علم انتشار اولیه کیهانی (CEERS) بود و سپس دامنه تحقیقات خود را به سایر زمینه‌های میراث فراکهکشانی، از جمله بررسی عمیق فراکهکشانی پیشرفته JWST (JADES) و بررسی اکتشافی عمومی عمیق فراکهکشانی نسل بعدی (NGDEEP) گسترش داد.
روش‌شناسی استفاده‌شده برای شناسایی این اجرام نیز با مطالعات قبلی متفاوت بود و منجر به سرشماری در یک محدوده انتقال قرمز گسترده شد. توزیعی که آن‌ها کشف کردند جذاب است: LRDs در تعداد زیادی حدود 600 میلیون سال پس از انفجار بزرگ ظاهر می‌شوند و در حدود 1.5 میلیارد سال پس از انفجار بزرگ به سرعت کاهش می‌یابند!
این تیم به دنبال Red Unknowns: Bright Infrared Extragalactic Survey (RUBIES) (ناشناخته‌های قرمز: بررسی فراکهکشانی مادون قرمز روشن) برای داده‌های طیف‌سنجی برخی از LRDs در نمونه خود بود. آن‌ها دریافتند که حدود 70 درصد از اهداف نشان‌دهنده شواهدی برای گاز در حال چرخش سریع با سرعت 1000 کیلومتر در ثانیه هستند، نشانه‌ای از یک دیسک برافزایش اطراف یک سیاهچاله کلان‌جرم. این نشان می‌دهد که بسیاری از LRDs سیاهچاله‌های پرجرم هستند که به آن‌ها هسته‌های فعال کهکشانی (AGN) نیز می‌گویند.
استیون فینکلشتاین، یکی از نویسندگان این مطالعه در دانشگاه تگزاس در آستین، گفت:
هیجان‌انگیزترین چیز برای من توزیع‌های انتقال قرمز است. این منابع بسیار قرمز و انتقال قرمز بالا اساساً در یک نقطه مشخص پس از انفجار بزرگ وجود ندارند. اگر آن‌ها سیاهچاله‌های در حال رشد هستند، که ما فکر می‌کنیم حداقل 70 درصد آن‌ها هستند، این به دوره‌ای از رشد سیاهچاله‌های پنهان در جهان اولیه اشاره می‌کند.
افسانه‌زدایی از اسطوره‌های کیهان‌شناسی
هنگامی که LRDs برای اولین بار کشف شدند، برخی پیشنهاد کردند که کیهان‌شناسی “شکسته” شده است. اگر تمام نوری که از این اجرام می‌آید از ستارگان باشد، این بدان معناست که برخی از کهکشان‌ها آنقدر بزرگ و آنقدر سریع رشد کرده‌اند که نظریه‌ها نمی‌توانند آن‌ها را توضیح دهند.
تحقیقات تیم از این استدلال حمایت می‌کند که بخش زیادی از نوری که از این اجرام می‌آید از سیاهچاله‌های پرجرم در حال رشد است و نه از ستارگان. تعداد ستارگان کمتر به معنای کهکشان‌های کوچکتر و سبک‌تر است که می‌توان آن‌ها را با نظریه‌های موجود درک کرد.
آنتونی تیلور، یکی از نویسندگان این مطالعه در دانشگاه تگزاس در آستین، گفت:
اینگونه شما مشکل شکستن جهان را حل می‌کنید!
کاوش در نقاط قرمز کوچک مرموز
هنوز بحث‌های زیادی در مورد LRDs وجود دارد زیرا به نظر می‌رسد سوالات بیشتری را برمی‌انگیزد. به عنوان مثال، هنوز این سوال مطرح است که چرا LRDs در انتقال‌های قرمز پایین‌تر ظاهر نمی‌شوند. یک پاسخ ممکن، رشد درون به بیرون است: با گسترش تشکیل ستاره در داخل یک کهکشان از هسته، گاز کمتری توسط ابرنواخترها در نزدیکی سیاهچاله پرجرم رسوب می‌کند و کمتر پنهان می‌شود. در این صورت، سیاهچاله غلاف گازی خود را از دست می‌دهد، آبی‌تر و کمتر قرمز می‌شود و وضعیت LRD خود را از دست می‌دهد.
علاوه بر این، LRDs در نور اشعه ایکس روشن نیستند که در تضاد با اکثر سیاهچاله‌ها در انتقال‌های قرمز پایین‌تر است. با این حال، ستاره‌شناسان می‌دانند که در تراکم‌های گازی خاص، فوتون‌های اشعه ایکس می‌توانند به دام بیفتند و میزان انتشار اشعه ایکس را کاهش دهند. بنابراین، این کیفیت LRDs می‌تواند از این نظریه حمایت کند که این‌ها سیاهچاله‌های بسیار پنهان هستند.
تیم تحقیقاتی برای درک ماهیت LRDs از رویکردهای متعددی استفاده می‌کند، از جمله بررسی ویژگی‌های فروسرخ میانی نمونه خود و جستجوی گسترده برای سیاهچاله‌های پرجرم برای مشاهده اینکه چند مورد با معیارهای LRD مطابقت دارند. استخراج طیف‌سنجی عمیق‌تر و مشاهدات مستمر برای کیس‌های خاص نیز برای حل این “پرونده باز” فعلی در مورد LRDs مفید خواهد بود.
کوچفسکی گفت:
همیشه دو یا چند راه بالقوه برای توضیح خواص گیج‌کننده نقاط قرمز کوچک وجود دارد. این یک تبادل مداوم بین مدل‌ها و مشاهدات است، یافتن تعادل بین آنچه که به خوبی بین این دو تراز است و آنچه که در تضاد است.
این نتایج در یک کنفرانس مطبوعاتی در 245مین نشست انجمن نجوم آمریکا در نشنال هاربر، مریلند ارائه شد و برای انتشار در مجله Astrophysical Journal پذیرفته شده است.
منبع: Scitechdaily
