جیمز وب مسیر تغذیه سیاه‌چاله‌های غول‌پیکر را آشکار کرد

سیاه‌چاله سرکش توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب کشف شد" aria-label="لینک به یک سیاه‌چاله سرکش توسط تلسکوپ فضایی جیمز وب کشف شد">تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) برای نخستین‌بار موفق شده است مسیر ورود گازهای سرد به قرص چرخان اطراف یک سیاه‌چاله کلان‌جرم را با جزئیاتی بی‌سابقه مشاهده کند؛ کشفی که می‌تواند توضیح دهد این غول‌های کیهانی چگونه با وجود گرم کردن محیط اطراف خود، همچنان به تغذیه و رشد ادامه می‌دهند.

نتایج این پژوهش که در نشریه The Astrophysical Journal Letters منتشر شده، حاصل همکاری گروهی از پژوهشگران بین‌المللی به سرپرستی دانشگاه مونترآل و با مشارکت دانشگاه ایالتی میشیگان است.

به‌طور تقریب در مرکز همه کهکشان‌های بزرگ، سیاه‌چاله‌ای کلان‌جرم با جرمی میلیون‌ها یا حتی میلیاردها برابر خورشید قرار دارد. این اجرام زمانی که گاز و غبار پیرامون خود را می‌بلعند، هسته‌های فعال کهکشانی بسیار درخشانی ایجاد می‌کنند و همزمان با پرتاب جت‌های عظیم، محیط اطراف را تا دماهای بسیار بالا گرم می‌کنند، اما همین موضوع یک تناقض اساسی ایجاد می‌کند؛ اگر جت‌های پرانرژی گازهای اطراف را گرم کنند، این گازها نباید بتوانند سرد شوند و دوباره به سمت سیاه‌چاله سقوط کنند. در نتیجه سیاه‌چاله باید منبع تغذیه خود را از بین ببرد، در حالی که مشاهدات نشان می‌دهد بسیاری از این اجرام همچنان به رشد ادامه می‌دهند.

برای بررسی این معما، پژوهشگران کهکشان NGC 4696 در خوشه کهکشانی قنطورس را با ابزار طیف‌سنج NIRSpec تلسکوپ جیمز وب به مدت نزدیک به هشت ساعت رصد کردند. این ابزار با تجزیه نور فروسرخ، امکان بررسی ترکیب، دما و حرکت گازها را فراهم کرد و نقشه‌ای بسیار دقیق از محیط اطراف سیاه‌چاله تهیه شد. مشاهدات نشان داد ساختاری S شکل در مرکز کهکشان، در واقع یک قرص عظیم گازی با قطری حدود ۸۰۰ سال نوری است که با سرعتی تا ۶۰۰ کیلومتر بر ثانیه به دور سیاه‌چاله می‌چرخد.

مهم‌ترین یافته پژوهش این بود که یکی از رشته‌های بلند گاز سرد مستقیم به این قرص چرخان متصل است. داده‌های جیمز وب نشان می‌دهد گاز در امتداد این رشته حرکت کرده، وارد قرص می‌شود و در نهایت سوخت مورد نیاز سیاه‌چاله را تأمین می‌کند.به گفته پژوهشگران، این نخستین شواهد رصدی قدرتمند از این فرضیه است که رشته‌های گاز سرد، کانال‌های اصلی انتقال ماده به سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم هستند.

بر اساس این پژوهش، فعالیت سیاه‌چاله باعث گرم شدن گازهای اطراف می‌شود، اما این گازها به مرور زمان دوباره سرد شده و به رشته‌های باریکی تبدیل می‌شوند که هزاران سال نوری امتداد دارند.

این رشته‌ها تحت تأثیر میدان‌های مغناطیسی به سمت مرکز کهکشان هدایت می‌شوند و پس از ورود به قرص چرخان، دوباره سیاه‌چاله را تغذیه می‌کنند. سپس سیاه‌چاله بار دیگر جت‌های پرانرژی تولید می‌کند و این چرخه از نو آغاز می‌شود.

پژوهشگران علاوه بر رصدهای جیمز وب، از شبیه‌سازی‌های رایانه‌ای پیشرفته نیز استفاده کردند. نتایج این مدل‌ها نشان داد رفتار گازها، میدان‌های مغناطیسی و جت‌های سیاه‌چاله با آنچه جیمز وب مشاهده کرده، تطابق بسیار بالایی دارد.

به اعتقاد محققان، این کشف نه‌تنها درک دانشمندان از نحوه رشد سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم را متحول می‌کند، بلکه می‌تواند به توضیح نقش این اجرام در شکل‌گیری و تکامل کهکشان‌ها طی میلیاردها سال نیز کمک کند.