بزرگ‌ترین سیاهچاله‌ها سریع‌تر از کهکشان میزبانشان رشد می‌کنند

داده‌هایی که اخترشناسان در درازنای چندین سال درباره‌ی روند پیدایش ستارگان در کهکشان‌ها و رشد سیاهچاله‌های ابرپرجرم (ابرسیاهچاله‌ها) در مرکزشان گرد آورده بودند نشان می‌داد که ابرسیاچاله‌ها و ستارگان کهکشان میزبانشان پا به پای هم رشد می‌کنند. (ابرسیاهچاله‌ها چند میلیون تا چند میلیارد برابر خورشید جرم دارند.)

ولی اکنون دو پژوهش جداگانه نشان می‌دهد که سیاهچاله‌های کهکشان‌های بزرگ بسیار سریع‌تر از سیاهچاله‌های کهکشانهای کوچک‌تر رشد کرده‌اند.

گوانگ یانگاز دانشگاه ایالتی پنسیلوانیاو رهبر یکی از دو پژوهش می‌گوید: «ما در تلاشیم مسابقه‌ای که میلیاردها سال پیش آغاز شده بود را بازسازی کنیم. می‌خواهیم با بهره از داده‌هایی باورنکردنی که از تلسکوپ‌های گوناگون به دست آمده بفهمیم این رقابت کیهانی چگونه به راه افتاد.»

یانگ و همکارانش به کمک تلسکوپ‌های فضایی هابلو چاندراو چند تلسکوپ دیگر نرخ رشد سیاهچاله‌ها در کهکشان‌هایی در فاصله‌ی ۴.۳ تا ۱۲.۲ میلیارد سال نوری زمین را بررسی کردند.

آنها نسبت میان نرخ رشد یک ابرسیاهچاله و نرخ ستاره‌زایی کهکشان میزبانش را اندازه گرفتند. باور همگانی تاکنون این بوده که این نسبت می‌بایست برای همه‌ی کهکشان‌ها تقریبا یکسان باشد.

ولی آنها دریافتند که این نسبت برای کهکشان‌های پرجرم‌تر بسیار بیشتر است. این نسبت در کهکشان‌هایی به جرم حدود ۱۰۰ میلیارد خورشید حدود ۱۰ برابر کهکشان‌هایی به جرم ۱۰ میلیارد خورشید بود.

نیل برنت، نویسنده‌ی دیگرِ پژوهش از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا می‌گوید: «پرسش آشکار اینست: چرا؟ شاید کهکشان‌های بزرگ بهتر از کهکشان‌های کم‌جرم می‌توانند ابرسیاهچاله‌های مرکزشان را با گازهای سرد تغذیه کنند.»

گروه دیگری از دانشمندان نیز در پژوهشی جداگانه نشانه‌هایی از این یافتند که پرجرم‌ترین سیاهچاله‌ها در روند رشد، از ستارگان کهکشان‌هایشان پیشی گرفته‌اند. مار مزکوااز بنیاد علوم فضاییاسپانیابه همراه همکارانش سیاهچاله‌های درون برخی از درخشان‌ترین و پرجرم‌ترین کهکشان‌های کیهان را بررسی کردند. آنها به بررسی ۷۲ کهکشان پرداختند که در مرکز خوشه‌هایی کهکشانی تا فاصله‌ی ۳.۵ میلیارد سال نوری زمین بودند. در این پژوهش، از داده‌های پرتو ایکسچاندرا و داده‌های رادیوییچند تلسکوپ رادیویی بزرگ بهره جستند.

جرم سیاهچاله‌ها پیوندی شناخته شده با تابش پرتو ایکس و رادیویی آنها دارد؛ مزکوا و همکارانش به کمک همین پیوند، جرم سیاهچاله‌های این خوشه‌های کهکشانی را برآورد کردند. سپس همین کار را با فرض هماهنگ بودن رشد سیاهچاله‌ها و کهکشان‌هایشان تکرار کردند و جرم سیاهچاله‌ها را یک دهم چیزی که در روش نخست اندازه گرفته بودند به دست آوردند.

مزکوا می‌گوید: «ما سیاهچاله‌هایی را یافتیم که بسیار بزرگ‌تر از چشمداشت‌ها بودند. شاید آنها مسابقه‌ی رشد را بسیار زودتر آغاز کرده بوده‌اند یا شاید هم نرخ رشدشان در درازنای میلیاردها سال بیشتر بوده.»

این پژوهشگران دریافتند که تقریبا نیمی از سیاهچاله‌هایی که بررسی کردند، جرم برآوردیشان دستکم ۱۰ میلیارد برابر خورشید بود. از این نظر آنها در رده‌ای از سیاهچاله‌های بی‌اندازه پرجرم به نام سیاهچاله‌های "فراپرجرم" (یا فراسیاهچاله‌ها) جای می‌گیرند.

جی. هالاواچک-لرندو، یکی از این پژوهشگران از دانشگاه مونترآلمی‌گوید: «ما می‌دانیم که سیاهچاله‌ها اجرامی افراطی هستند، بنابراین جای شگفتی نیست اگر افراطی‌ترین‌ نمونه‌های آنها قوانینی که فکر می‌کردیم بر آنها حاکم است را بشکنند.»

گزارش گروه مزکوا در شماره‌ی فوریه‌ی ۲۰۱۸ ماهنامه‌ی انجمن سلطنتی اخترشناسی انتشار یافتهو گزارش گروه یانگ هم برای انتشار در شماره‌ی آوریل ۲۰۱۸ همین نشریه پذیرفته شده است.

--------------------------------------------

واژه‌نامه:

منبع: nasa