کشف نزدیک‌ترین جفت سیاه‌چاله کلان‌جرم در جهان اولیه با تلسکوپ فضایی جیمز وب

اخترشناسان با بهره‌گیری از توان رصدی تلسکوپ فضایی جیمز وب و آرایه رادیویی آلما موفق به کشف نزدیک‌ترین جفت سیاه‌چاله کلان‌جرم شناخته‌شده در جهان اولیه شدند؛ پدیده‌ای که در فاصله ۱٫۳ میلیارد سال پس از مه‌بانگ رخ داده است.

کشف جفت کیهانی در دل کهکشان‌های ادغامی

این دو سیاه‌چاله که تحت نام جمعی LID-1166 شناخته می‌شوند، تنها حدود ۴۹۰۰ سال نوری (معادل ۱٫۵ کیلوپارسک) از یکدیگر فاصله دارند و درون ساختاری که حاصل ادغام دو کهکشان است جای گرفته‌اند. این کمترین فاصله‌ای است که تاکنون برای سامانه‌ای دوگانه در چنین مرحله‌ای از تاریخ ابتدایی کیهان به ثبت می‌رسد؛ چرا که نمونه‌های پیشین در فواصلی به مراتب دورتر و در حد ده‌ها هزار سال نوری از یکدیگر قرار داشتند.

مسیر کشف و حل معمای تابش پرتو ایکس

روند شناسایی این ساختار با بررسی داده‌های کیهانی رصدخانه پرتو ایکس چاندرا آغاز شد. کارشناسان با سیگنال پرتو ایکس بسیار قدرتمندی مواجه شدند که نشان‌دهنده سیاه‌چاله‌ای فعال در حال بلعیدن مواد پیرامونی بود، اما در تصاویر ژرف تلسکوپ هابل اثری از منبع متناظر آن مشاهده نمی‌شد.

برای گره‌گشایی از این معما، دانشمندان از طیف‌نگار فروسرخ نزدیک جیمز وب (NIRSpec) بهره گرفتند. این ابزار توانست دو هسته درخشان مجزا را با تفکیک دقیق به تصویر بکشد و وجود سیستم دوگانه را آشکار کند.

انجام چنین مشاهداتی از روی زمین به دلیل عدم شفافیت کافی جو در این طول‌موج‌ها تقریباً ناممکن است و دستیابی به این داده‌ها تنها با اتکا به قدرت رصدی تلسکوپ فضایی جیمز وب امکان‌پذیر شد.

راستی‌آزمایی با تلسکوپ رادیویی آلما

پژوهشگران برای اطمینان از ساختار دوگانه و رد سناریوهایی نظیر درخشش کاذب یا پرتاب شدن یکی از سیاه‌چاله‌ها به بیرون کهکشان، اقدام به چند مرحله تصحیح تصویر و بررسی داده‌های تکمیلی رصدخانه آلما در شیلی کردند:

• تأیید ذخایر گاز سرد: مشاهدات آلما مقادیر عظیمی از گاز سرد را در پیرامون هر دو هسته نشان داد که گواه تغذیه فعال و هم‌زمان آنهاست.
• اثبات موقعیت مداری: احاطه شدن هر دو سیاه‌چاله با گاز و غبار غلیظ، قرار داشتن هر یک از آنها در مرکز کهکشان اولیه خود را تثبیت کرد.

اهمیت علمی در شناخت شکل‌گیری کیهان

یکی از بنیادین‌ترین پرسش‌های کیهان‌شناسی، چگونگی رشد شتابان سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم در دوران آغازین جهان است. با ادغام دو کهکشان، جریان گاز به سمت مرکز تشدید شده و حضور هم‌زمان دو سیاه‌چاله پرجرم، فرایند بلعیدن ماده و افزایش حجم آنها را تسریع می‌بخشد. رصد مستقیم این سازوکار در سامانه LID-1166 گامی بزرگ در شناخت جمعیت پنهان سیاه‌چاله‌ها در دوران نوزادی کیهان به شمار می‌رود.