در قلب کیهان، رازهایی نهفته‌اند که هر کشف جدید، پرده از گوشه‌ای از آن‌ها برمی‌دارد. یکی از بزرگ‌ترین و جذاب‌ترین این اسرار، وجود سیاهچاله‌های کلان‌جرم است. به تازگی، مطالعه‌ای جدید از کشف یک سیاهچاله کلان‌جرم با جرمی حدود 36 میلیارد برابر خورشید در سامانه کهکشانی موسوم به “نعل اسب کیهانی” (Cosmic Horseshoe) خبر داده است. این یافته، یکی از بزرگ‌ترین سیاهچاله‌هایی است که تاکنون در جهان هستی رصد شده و نشان می‌دهد که این غول‌های کیهانی چه نقش مهمی در تکامل جهان دارند. کشف این سیاهچاله، گامی مهم در درک ما از نحوه شکل‌گیری و تکامل کیهان اولیه است و به سوالات بزرگ‌تری درباره سرعت رشد این اجرام در ابتدای تاریخ جهان دامن می‌زند.
یافته‌ها در مورد این هیولای کیهانی که در مجله “Monthly Notices of the Royal Astronomical Society” به تاریخ 7 اوت (17 مرداد) منتشر شده، به لطف پدیده‌ای شگفت‌انگیز به نام «لنز گرانشی» و حلقه‌ای از نور به نام «حلقه انیشتین» کشف شد. لنز گرانشی زمانی رخ می‌دهد که یک جرم بسیار پرجرم مانند یک خوشه کهکشانی یا یک سیاهچاله کلان‌جرم در پیش‌زمینه، فضا-زمان را خمیده می‌کند و نور اجرام دورتر در پس‌زمینه را بزرگ‌نمایی می‌نماید. این بزرگ‌نمایی به دانشمندان اجازه می‌دهد تا اجرام بسیار دور و کم‌نور را با جزئیات بیشتری مشاهده کنند، درست مانند یک عدسی غول‌پیکر کیهانی.
چالش‌های اندازه‌گیری و جایگاه سیاهچاله‌های کلان‌جرم
وقتی صحبت از اندازه‌گیری سیاهچاله‌های کلان‌جرم، به ویژه آن‌هایی که در کیهان اولیه قرار دارند، می‌شود، با چالش‌های بسیاری روبه‌رو هستیم. ما نمی‌توانیم سیاهچاله‌ها را مستقیماً ببینیم، بلکه اثرات آن‌ها را بر روی اجرام نزدیک یا تابش‌های اطرافشان مشاهده می‌کنیم. به همین دلیل، دانشمندان از مدل‌های پیچیده‌ای برای تخمین اندازه آن‌ها استفاده می‌کنند. اما به دلیل فاصله بسیار زیاد این سیاهچاله‌های جوان، هر مدل دارای خطای خاصی است و نمی‌توان تخمین‌ها را کاملاً دقیق در نظر گرفت.
توماس کانر (Thomas Connor)، یک اخترفیزیک‌دان در مرکز اخترفیزیک هاروارد و اسمیتسونیان (Smithsonian) که در این تحقیق دخالتی نداشته، در گفتگو با “Live Science” این یافته جدید را یکی از بزرگ‌ترین‌ها دانست، اما نه بزرگ‌ترین مورد. او اضافه کرد که مطالعات دیگر احتمالاً نشان دهنده وجود سیاهچاله‌ای حتی بزرگ‌تر از مورد کشف شده در کهکشان نعل اسبی هستند. در حال حاضر، مطالعه‌ای در سال 2019 که در “The Astrophysical Journal” منتشر شد، TON 618 را با جرمی حدود 40 میلیارد برابر خورشید، بزرگ‌ترین تکینگی شناخته شده می‌داند.
اما برای ستاره‌شناسان، تنها اندازه سیاهچاله کلان‌جرم اهمیت ندارد. کشف این سیاهچاله‌های عظیم در کهکشان‌های جوان، نشان می‌دهد که دانش ما درباره کیهان اولیه تا چه حد محدود است. این کشف‌های جدید پرسش‌های بزرگی را درباره نحوه شکل‌گیری چنین اجرام عظیمی در مدت زمان بسیار کوتاه مطرح می‌کنند.
تکامل مشترک کهکشان‌ها و سیاهچاله‌ها
به عقیده محققان، احتمالاً اغلب کهکشان‌های بزرگ میزبان یک سیاهچاله کلان‌جرم هستند و این امر نشان می‌دهد که کهکشان‌ها و سیاهچاله‌ها به صورت مشترک تکامل می‌یابند. با این حال، هنوز مشخص نیست که آیا این تکامل مشترک برای کهکشان‌ها و سیاهچاله‌های کلان‌جرم نیز برقرار است یا خیر. رصدخانه‌هایی مانند تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) به طور فزاینده‌ای سیاهچاله‌های کلان‌جرم را در ابتدای جهان کشف می‌کنند و این موضوع سوالات مهمی را درباره چگونگی رشد آن‌ها در مدت زمان کم به وجود می‌آورد.
کانر این پدیده را به پیدا کردن یک لبرون جیمز در سن کودکی در مهدکودک تشبیه می‌کند! یافتن اینکه چگونه این کهکشان‌ها و سیاهچاله‌هایشان به این سرعت بزرگ شده‌اند، از نظر تئوری و محاسباتی بسیار چالش‌برانگیز است. یک احتمال این است که کهکشان‌ها و سیاهچاله‌هایشان در دوران اولیه خود رشد بسیار سریعی داشته و بیشتر مواد موجود در اطراف خود را بلعیده‌اند و سپس برای میلیاردها سال خاموش مانده‌اند. اما این ایده نیز محدودیت‌های اساسی درباره سرعت رشد اجرام را به چالش می‌کشد.
کانر می‌گوید که این پارادوکس، یعنی وجود سیاهچاله‌های کلان‌جرم در یک جهان جوان، ستاره‌شناسان را مجبور می‌کند تا محیط‌هایی را که این سیاهچاله‌ها در آن‌ها رشد کرده‌اند، بیشتر بررسی کنند. برای مثال، ممکن است ماده تاریک نقشی ایفا کرده باشد که هنوز به درستی درک نشده است.
شانس در کشف‌های کیهانی
آخرین کشف این سیاهچاله کلان‌جرم در نعل اسب کیهانی، تا حدی به لطف شانس و ترکیبی از حرکت ستارگان و لنز گرانشی ممکن شده است. مشکل اینجاست که احتمالاً کهکشان‌های بزرگ دیگری با سیاهچاله‌های کلان‌جرم وجود دارند که نمی‌توانیم به راحتی آن‌ها را ببینیم، زیرا پدیده لنز گرانشی همیشه برای ستاره‌شناسان در دسترس نیست. این کشف‌ها ما را به این پرسش می‌رساند که آیا کهکشان‌های عظیم دیگری وجود دارند که باید راهی برای اندازه‌گیری سیاهچاله‌هایشان به روشی مشابه پیدا کنیم؟ به این ترتیب، جستجو برای این غول‌های پنهان کیهانی همچنان ادامه دارد تا به درک عمیق‌تری از تاریخ جهان دست یابیم.
