آیا نقاط کوچک قرمز مرموز تلسکوپ فضایی جیمز وب در واقع سیاهچاله های ریز باقی مانده از دوران بیگ بنگ هستند؟
تحقیقات جدید نشان می‌دهد که نقاط قرمز کوچک، که از زمانی که JWST شروع به کشف آنها کرده است، اخترشناسان را متحیر کرده است، می‌توانند میزبان سیاهچالههای اولیه باشند که در طول انفجار بزرگ متولد شده‌اند.
از زمانی که تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا (JWST) شروع به رصد کیهان اولیه کرد، تقریبا به همان اندازه که پاسخ دارد، شگفتی‌هایی را ارائه کرده است. یکی از این شگفتی ها به اصطلاح Little Red Dots هستند، اجرام کیهانی که ظاهرا قبل از دو میلیارد سال عمر جهان کاملا ناپدید می شوند.
تحقیقات جدید نشان می‌دهد که نقاط قرمز کوچک ممکن است در واقع سیاهچالههای اولیه به هم متصل باشند، سیاهچالههای کوچکی که نه از ستاره‌های در حال مرگ، بلکه از نوسانات چگالی ماده درست پس از انفجار بزرگ، در اولین لحظات تاریخ کیهانی، به وجود آمده‌اند. اگر سیاهچاله های اولیه وجود داشته باشند، پیش از ستارگان، ذرات غبار کهکشانی و عناصر سنگین تر از هیدروژن و هلیوم پیش می روند.
اکنون، محققان از داده‌های JWST برای آزمایش اینکه آیا یک نقطه قرمز کوچک خاص، معروف به blackAbell 2744-QSO1 (QSO1)، می‌تواند میزبان یک سیاهچاله اولیه باشد، استفاده کرده‌اند. والریو دی لوکا، عضو تیم مطالعه، از دپارتمان فیزیک و نجوم در دانشگاه جانز هاپکینز (JHU) در مریلند، در بیانیه‌ای گفت: "سیاهچاله جسمی است که از مرگ گرانشی یک ستاره به وجود آمده است. سیاهچالههای اولیه داستان بسیار متفاوتی هستند."
دی لوکا افزود: "آنها از فیزیک جهان اولیه می آیند که قبل از اولین ستارگان، زمانی که جهان به صورت تصاعدی در زمان و مکان در حال انبساط بود. بنابراین مکانیسم های ایجاد سیاهچاله های اولیه متفاوت است."
Little Red Dots می تواند تفنگ دود کننده سیاهچاله های اولیه باشد
اگرچه دانشمندان از زمانی که برای اولین بار توسط استیون هاوکینگ در دهه 1970 مطرح شدند، در مورد وجود سیاهچاله های اولیه نظریه پردازی کردند، اما هیچ مدرک محکمی ارائه نشده است. یکی از مسائلی که دانشمندان در مورد آن گیج کرده اند این است که چگونه می توان بین یک سیاهچاله اولیه و یک سیاهچاله "سنتی" یا اخترفیزیکی که از مرگ ابرنواختر و فروپاشی یک ستاره پرجرم تشکیل شده است، تفاوت قائل شد.
د لوکا گفت: «نقاط قرمز کوچک می‌توانند سیاهچالههای اخترفیزیکی را احاطه کنند، و به احتمال زیاد بسیاری از آنها اینطور هستند، اما اگر سیاهچالههای اولیه وجود داشته باشند، می‌توانند سیاهچالههای اولیه باشند». "بنابراین این سوال پیش می‌آید که کدام‌ها ازلی هستند و چگونه می‌توانیم تشخیص دهیم؟"
د لوکا و همکارانش توجه خود را به QS01 معطوف کردند، واقع در حدود 13.1 میلیارد سال نوری از زمین، که به نظر می رسد تنها 700 میلیون سال پس از انفجار بزرگ بوده است. چیزی که این نقطه قرمز کوچک را متمایز می کند این واقعیت است که تقریبا به طور کامل از هیدروژن و هلیوم تشکیل شده است. از آنجایی که اینها اولین عناصر جهان بودند، می‌توانست دست نخورده‌تر و اولیه‌تر از سایر نقاط قرمز کوچک باشد.
این تیم مدلسازی کردند که چگونه یک نقطه قرمز کوچک مانند QS01 می تواند از یک سیاهچاله اولیه تشکیل شود. این امر ضروری بود زیرا شرایطی که تحت آن ممکن است این اتفاق بیفتد باید بسیار خاص باشد.
لوریس دل گروسو، عضو تیم، همچنین از دپارتمان فیزیک و نجوم JHU، گفت: "محدودیت هایی بر روی سیاهچاله های اولیه از مشاهدات کیهان شناسی وجود دارد." برای مثال، فقط می‌تواند تعداد زیادی سیاهچاله اولیه در جهان وجود داشته باشد، و نمی‌تواند تعداد زیادی از آنها در یک خوشه مشخص باشد.»
تصویری از NIRCam (دوربین مادون قرمز نزدیک) در تلسکوپ فضایی جیمز وب ناسا، Abell 2744-QSO1 را نشان می دهد. (اعتبار تصویر: ناسا) با در نظر گرفتن سه سناریو احتمالی، تیم دریافت که محتمل ترین وضعیت یک سیاهچاله اولیه کوچکتر است که گاز و انرژی اطراف را مصرف می کند تا زمانی که به اندازه QSO1 شود.
دل گروسو می‌گوید: «در روی این نظریه باز بود - اینکه نقاط قرمز کوچک می‌توانند سیاهچالههای اولیه باشند. ما اکنون با نشان دادن احتمال بیشتر برخی سناریوها نسبت به سایرین، آن را کمی دورتر باز کرده ایم."
تصویری از سیاهچاله های اولیه. (اعتبار تصویر: دانشگاه ماساچوست آمهرست) دل گروسو و خدمه اکنون قصد دارند به حدود 100 نقطه قرمز کوچک دیگر که توسط JWST دیده شده است نگاه کنند تا تعیین کنند چه تعداد از آنها می توانند زندگی خود را به عنوان سیاهچاله های اولیه آغاز کرده باشند.
سپس دانشمندان ممکن است در نهایت شواهدی داشته باشند که بگویند این سیاهچالههای باستانی که مدت‌ها نظریه‌پردازی شده بود واقعا وجود داشته‌اند.
دی لوکا در پایان گفت: "ما درک روشنی از آنچه در جهان اولیه درست پس از انفجار بزرگ اتفاق می افتد نداریم." اگر سیاهچالههای اولیه وجود داشته باشند، در وهله اول باید اتفاقی می‌افتاد تا آنها را بسازند، که یک کشف پیشگامانه در فیزیک خواهد بود.»
یافته های این تیم در ماه ژوئن در مجله Physical Review Letters منتشر شد.
متن اصلی (انگلیسی)
Are the James Webb Space Telescope's mysterious Little Red Dots actually tiny black holes left over from the Big Bang era?
New research suggests that Little Red Dots, which have puzzled astronomers since the JWST began discovering them, could host primordial black holes born during the Big Bang.