تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا یک جرم سیاهچالهمانند را شناسایی کرده که قدمت آن به ۶۶۰ میلیون سال پس از مهبانگ بازمیگردد. در کنار آن، جیمز وب تعداد زیادی نقطه قرمز مشابه را نیز در دوردستترین بخشهای کیهان آشکار کرده که ماهیتشان همچنان دانشمندان را سردرگم کرده است.
پژوهشگران اکنون تصور میکنند توانستهاند سرنخی درباره هویت این نقاط قرمز کوچک پیدا کنند. نقطهای که در تازهترین مطالعه بررسی شده و نتایج آن در مجله Nature منتشر گردیده، احتمالاً بیشتر از آنکه یک کهکشان باشد، تودهای از گاز است. بر اساس مدل دانشمندان، این جرم ممکن است سیاهچالهای با جرمی حدود ۱۰۰ هزار برابر خورشید باشد که تودهای گازی به اندازه منظومه شمسی اطراف آن را پوشانده است.
گروهی از پژوهشگران برای بررسی این معما از دادههای تلسکوپ فضایی جیمز وب استفاده کردند. آنها بخشی از آسمان را برای بررسی انتخاب کردند، الگوریتمی ساختند تا یکی از نقاط قرمز را از میان دادهها شناسایی کند و سپس مدلی را برای توضیح ویژگیهای آن طراحی و تفسیر کردند.
تلسکوپ جیمز وب نسبت به هر تلسکوپ پیشین میتواند اجرام کمنورتر و دوردستتری را با جزئیات بیشتری مشاهده کند. از آنجا که نور با سرعت محدودی حرکت میکند، هرچه یک جرم دورتر باشد، تصویر آن مربوط به زمان قدیمیتری از تاریخ جهان است. به همین دلیل، تصاویر وب را میتوان پنجرهای به سوی جهان نخستین دانست.
در این تصاویر، نقاط قرمز کوچکی دیده میشوند که هویتشان تاکنون برای دانشمندان روشن نبوده است. تا جایی که میدانیم، در جهان امروزی جرمی کاملاً مشابه آنها مشاهده نشده است. همین موضوع احتمال میدهد که این نقاط متعلق به اجرامی بسیار قدیمی و دوردست باشند که میلیاردها سال پیش، در حدود یک میلیارد سال نخست پس از مهبانگ، از میان رفتهاند.
روهان نایدو، اخترشناس و کیهانشناسی در دانشگاه هاوایی که درباره اجرام جهان جوان تحقیق میکند و نویسنده اصلی پژوهش است، گفت:
اینکه این اجرام دقیقاً چه هستند، یکی از بحثبرانگیزترین موضوعات دوران جیمز وب بوده است.
تیم پژوهشی این معما را به دو احتمال اصلی تقسیم کرد؛ آیا با یک کهکشان واقعی روبهرو هستیم که به شکلی شگفتانگیز بلافاصله پس از مهبانگ شکل گرفته، یا جرمی دیگر وجود دارد که فقط ظاهری شبیه کهکشان پیدا کرده است؟ پاسخ این پرسش سرانجام در رنگ و ویژگیهای نوری این جرم پنهان بود.
راز رنگ قرمز
دانشمندان در پژوهش خود جرمی را بررسی کردند که تنها ۶۶۰ میلیون سال پس از مهبانگ وجود داشته و ویژگیهای بسیار خاصی دارد. این جرم یکی از بزرگترین شکستهای بالمر هیدروژن را در میان اجرام با چنین انتقال به سرخ نشان میدهد و در چندین گذار نیز جذب خطوط بالمر دیده میشود.
مدل پژوهشگران نشان میدهد که با یک سیاهچاله پوشیدهشده از گاز روبهرو هستیم. در این مدل، شکست بالمر و ویژگیهای جذبی حاصل وجود گازی بسیار متراکم و آشفته است که پوششی بدون غبار را پیرامون یک سیاهچاله ابرپرجرم تشکیل داده است.
شکست بالمر یکی از مهمترین سرنخها برای توضیح رنگ قرمز این جرم بود. معمولاً وجود غبار میتواند باعث قرمز دیده شدن اجرام نجومی شود، زیرا غبار نور آبی را بیشتر پراکنده میکند و اجازه عبور بیشتری به نور قرمز میدهد. اما غبار معمولاً نور را در محدوده گستردهای از طول موجها بهصورت تدریجی کاهش میدهد.
این نقطه قرمز رفتار متفاوتی داشت و در یک طول موج مشخص، افت شدیدی نشان میداد؛ جایی که اتمهای هیدروژن نور را بهشدت جذب میکنند. این ویژگی یکی از بزرگترین شکستهای بالمر ثبتشده تاکنون است. بنابراین رنگ قرمز جرم ظاهراً ناشی از غبار نیست، بلکه مقدار عظیمی از هیدروژن فشرده و متراکم عامل آن محسوب میشود.
نوع خطوطی که در دادههای تلسکوپ وب ثبت شده بود نیز نشان میداد این جرم، هرچه که باشد، گازی بسیار متراکمتر از تقریباً هر جرم دیگری در جهان قابل مشاهده دارد. چنین چگالی بالایی گزینههای احتمالی درباره ماهیت جرم را محدود میکند و حتی بر شیمی و فیزیک حاکم بر آن اثر میگذارد، زیرا ذرات در چنین محیط فشردهای رفتار متفاوتی دارند.
پژوهشگران با شبیهسازی نسخههای مختلف نظریه خود، به محتملترین توضیح رسیدند. بر اساس این مدل، جرم موردنظر میتواند یک سیاهچاله ستارهمانند باشد که ابر عظیمی از گاز آن را احاطه کرده و این ساختار به میلیاردها سال پیش تعلق دارد.
هنوز پاسخ نهایی به دست نیامده است
با وجود جذابیت این نتیجه، دانشمندان تأکید میکنند که این یافته تنها نقطه آغاز تحقیقات است. رنگ قرمز غیرمعمول و پوشش بسیار متراکم این جرم باعث میشود جرم سیاهچاله احتمالا تا چندین مرتبه بزرگی بیشتر از مقدار واقعی برآورد شده باشد.
به همین دلیل، مرحله بعدی پژوهش میتواند شامل ساخت مدلهای پیچیدهتر یا انجام مشاهدات تازه باشد تا شناخت دانشمندان از این اجرام افزایش پیدا کند.
پژوهشگران در جمعبندی خود گفتند:
این مدلسازی بسیار ساده است و تنها برای ارائه یک درک کلی از فیزیک انجام شده است؛ گاز متراکمی که یک منبع مرکزی انرژی را در بر گرفته، میتواند ویژگیهای منحصربهفرد مشاهدهشده را توضیح دهد.
از سوی دیگر، مطالعهای که اخیراً منتشر شده نشان میدهد یک نقطه قرمز دیگر، به دلیل تفاوت در دادههای طیفی، میتواند بهعنوان یک کهکشان تفسیر شود نه یک سیاهچاله ستارهمانند. در آن جرم، برخلاف نمونه جدید، مقدار زیادی غبار و بقایای کیهانی وجود دارد؛ همان موادی که پژوهشگران در جرم تازه بررسیشده پیدا نکردهاند.
هرچه اطلاعات بیشتری از این نقاط قرمز به دست آید، دانشمندان بهتر میتوانند ماهیت اجرام فوقالعاده قدیمی و دوردستی را که در نخستین دورههای تاریخ جهان وجود داشتهاند، مشخص و دستهبندی کنند.
