نقاط قرمز کوچک تلسکوپ فضایی وب می تواند کلید اولین سیاهچاله ها را نگه دارد

ویرایش شده توسط Sadie Harley، بررسی توسط Robert Egan

این مقاله با توجه به روند و سیاست های ویرایشی Science X بررسی شده است. ویراستاران ضمن اطمینان از اعتبار محتوا، ویژگی های زیر را برجسته کرده اند:

محققان جانز هاپکینز که در وسعت کیهان برای یافتن اولین سیاهچاله ها جستجو می کنند، نقاط قرمز کوچکی را که ممکن است کلید این پدیده نظری را در خود جای دهد، به صفر می رسانند.

با استفاده از داده‌های تلسکوپ فضایی جیمز وب، محققان جانز هاپکینز آزمایش کرده‌اند که آیا یک نقطه قرمز کوچک خاص به نام QSO1 می‌تواند حاوی یک سیاه‌چاله اولیه باشد یا خیر - یک جرم نظری که پیش از وجود ستارگان، ذرات غبار کهکشانی و عناصر سنگین‌تر است. این تحقیق می تواند بینشی در مورد چگونگی شکل گیری سیاهچاله های اولیه، که اخترفیزیکدانان هرگز شواهد مستقیمی برای آن پیدا نکرده اند، ارائه دهد.

این یافته ها در مجله Physical Review Letters منتشر شده است.

والریو دی لوکا، یکی از نویسندگان این مقاله، محقق فوق دکتری در دپارتمان فیزیک و نجوم در دانشگاه جان هاپکینز، گفت: "سیاهچاله جسمی است که از مرگ گرانشی یک ستاره به وجود می آید. سیاهچاله های اولیه داستان بسیار متفاوتی هستند."

"آنها از فیزیک جهان اولیه می آیند که به قبل از اولین ستاره ها می رسد، زمانی که جهان به طور تصاعدی در زمان و مکان منبسط می شد. بنابراین مکانیسم های ایجاد سیاهچاله های اولیه متفاوت است."

از زمانی که استیون هاوکینگ برای اولین بار ایده سیاهچاله های اولیه را در دهه 1970 مطرح کرد، دانشمندان در تلاش هستند تا مشخص کنند که چه نوع شواهدی برای اثبات وجود آنها و تمایز آنها از سیاهچاله های اخترفیزیکی مورد نیاز است. اخترفیزیکدانان اخیرا برای یافتن پاسخ به دیسک های چرخان و فوق داغ ذرات غبار کهکشانی، انرژی و گاز-نقاط قرمز کوچک در تصاویر JWST- روی آورده اند.

دی لوکا گفت: "این نقاط قرمز کوچک می توانند سیاهچاله های اخترفیزیکی را احاطه کنند، و به احتمال زیاد بسیاری از آنها اینطور هستند، اما اگر سیاهچاله های اولیه وجود داشته باشند، می توانند سیاهچاله های اولیه باشند." "بنابراین این سوال پیش می‌آید که کدام یک از آنها اولیه هستند و چگونه می‌توانیم تشخیص دهیم؟"

به عنوان اثبات مفهوم، محققان به QSO1 روی آوردند، که دانشمندان بر اساس سن، اندازه و ترکیب آن مشکوک بودند که می تواند حاوی یک سیاهچاله اولیه باشد. QSO1 تنها 700 میلیون سال پس از انفجار بزرگ وجود داشته است و بر خلاف سایر نقاط قرمز کوچک، تقریبا به طور کامل از هیدروژن و هلیوم - اولین عناصری که در آغاز جهان تشکیل شده‌اند - ساخته شده است و فاقد عناصر سنگین‌تری است که بعدا در جدول زمانی جهان شکل گرفتند.

یک سیاهچاله اولیه فقط می تواند در شرایط خاص به اندازه QSO1 رشد کند و یک دیسک چرخان به دست آورد.

لوریس دل گروسو، محقق فوق دکتری در دپارتمان فیزیک و ستاره شناسی، می گوید: "محدودیت هایی بر روی سیاهچاله های اولیه از مشاهدات کیهان شناسی وجود دارد. برای مثال، تنها سیاهچاله های اولیه زیادی در جهان وجود دارد و نمی توان تعداد زیادی از آنها را در یک خوشه مشخص کرد."

محققان جانز هاپکینز سه سناریو را مدل‌سازی کردند تا ببینند که آیا یک سیاه‌چاله اولیه می‌تواند به یک نقطه قرمز کوچک به اندازه QSO1 تبدیل شود و توسط آن غلظت دیسک‌های دیگر احاطه شده باشد.

محتمل ترین سناریو: یک سیاهچاله اولیه کوچکتر به داخل کشیده شد و گاز و انرژی اطراف را مصرف کرد تا اینکه به اندازه QSO1 بزرگ شد.

دل گروسو گفت: "در این نظریه باز بود، که نقاط قرمز کوچک می توانند سیاهچاله های اولیه باشند. ما اکنون با نشان دادن احتمال بیشتر برخی سناریوها نسبت به بقیه، آن را کمی بیشتر باز کرده ایم."

در مرحله بعد، محققان قصد دارند بررسی کنند که چه تعداد از 100 نقطه کوچک قرمز مشاهده شده و فهرست شده احتمالا می توانند سیاهچاله های اولیه باشند.

برای اثبات قطعی وجود سیاه‌چاله‌های اولیه، محققان گفتند که باید سیاهچاله‌ای را بیابند که برای اینکه یک سیاه‌چاله اخترفیزیکی باشد یا آنقدر پیر باشد که پیش از وجود ستارگان باشد.

دی لوکا گفت: «ما درک روشنی از آنچه در جهان اولیه درست پس از انفجار بزرگ رخ داد، 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.»

والریو دی لوکا و همکاران، مسیرهای مبتنی بر سیاه چاله اولیه به نقاط قرمز کوچک، نامه های بررسی فیزیکی (2026). DOI: 10.1103/6y1w-87pd

کارشناسی علوم زیستی و اکولوژی. پیشینه آزمایشگاه میکروبیولوژی با تجربه اخبار دارویی در صنایع نفت، گاز و تجدیدپذیر. نمایه کامل →

لیسانس زیست شناسی ریاضی، کارشناسی ارشد در نوشتن خلاق. خوش سفر با دیدگاه های منحصر به فرد در علم و زبان. نمایه کامل →