بیایید به گذشته‌های بسیار دور سفر کنیم؛ به زمانی که کیهان ما نوجوانی پرانرژی و خلاق بود. دورانی که به «ظهر کیهانی» مشهور است و در آن، ستاره‌ها با سرعتی سرسام‌آور متولد می‌شدند و کهکشان‌ها در اوج شکوه و فعالیت خود بودند. اکنون، تلسکوپ‌های تیزبین ما، همچون یک ماشین زمان قدرتمند، موفق به ثبت پدیده‌ای نادر و خیره‌کننده از همان دوران شده‌اند: جت‌های انرژی غول‌پیکری که از دو سیاه‌چاله ابرپرجرم فوران کرده‌اند و داستانی از قدرت بی‌حدوحصر این غول‌های باستانی را روایت می‌کنند. با آوا استار همراه شوید تا به قلب این دوران حیاتی از تاریخ کیهان سفر کنیم.
- تلسکوپ‌های چاندرا و VLA موفق به رصد جت‌های قدرتمند از دو سیاه‌چاله در دوران «ظهر کیهانی» (حدود ۱۱.۷ میلیارد سال پیش) شده‌اند.
- این جت‌ها به لطف پدیده‌ای نادر دیده شده‌اند: الکترون‌های پرسرعت آن‌ها با تابش زمینه کیهانی (CMB) که در آن دوران بسیار چگال‌تر بود، برخورد کرده و پرتو ایکس تولید کرده‌اند.
- ذرات موجود در این جت‌ها با سرعتی نزدیک به سرعت نور (تا ۹۹٪) حرکت می‌کنند و تقریباً مستقیم به سمت زمین نشانه رفته‌اند که باعث درخشان‌تر دیده شدنشان شده است.
- این کشف نشان می‌دهد سیاه‌چاله‌های اولیه با تزریق انرژی عظیم، نقشی حیاتی و فعال در شکل‌دهی و تکامل کهکشان‌های میزبان خود داشته‌اند.
ظهر کیهانی چیست؟ سفری به دوران نوجوانی عالم
حدود ۲ تا ۳ میلیارد سال پس از مهبانگ، کیهان وارد پرجنب‌وجوش‌ترین دوره زندگی خود شد؛ دورانی که اخترشناسان آن را ظهر کیهانی (Cosmic Noon) می‌نامند. در این زمان، نرخ تولد ستارگان به اوج خود رسیده بود، کهکشان‌ها به سرعت در حال رشد و ادغام بودند و سیاه‌چاله‌های مرکزی آن‌ها با بلعیدن حریصانه گاز و غبار، به غول‌هایی پرانرژی به نام «اختروش» (Quasar) تبدیل شده بودند. مطالعه این دوران برای درک چگونگی شکل‌گیری کهکشان‌هایی مانند راه شیری ما، اهمیتی حیاتی دارد.
شکار دو اختروش باستانی و جت‌های غول‌پیکرشان
به‌تازگی، رصدخانه پرتو ایکس چاندرا ناسا به همراه آرایه عظیم کارل جانسکی (VLA)، نگاه خود را به دو اختروش بسیار دوردست به نام‌های J1405+0415 و J1610+1811 دوخته‌اند. این دو هیولای کیهانی در فاصله‌ای بیش از ۱۱.۵ میلیارد سال نوری از ما قرار دارند و تصویری از کیهان در زمانی که تنها یک‌پنجم عمر امروزی‌اش را داشت، به ما نشان می‌دهند. کشف شگفت‌انگیز این بود که هر دو سیاه‌چاله در حال پرتاب جت‌ها یا فواره‌هایی از ذرات به فضای اطراف خود هستند. این جت‌ها که طولی در حدود ۳۰۰ هزار سال نوری دارند، از ذراتی تشکیل شده‌اند که با سرعتی باورنکردنی، بین ۹۲ تا ۹۹ درصد سرعت نور، حرکت می‌کنند. اما سوال اینجاست که اخترشناسان چگونه توانستند این جت‌ها را از چنین فاصله عظیمی ببینند؟
چگونه بقایای مهبانگ به دیدن جت‌ها کمک کرد؟
پاسخ در یک پدیده هوشمندانه فیزیکی نهفته است. در دوران ظهر کیهانی، تابش زمینه کیهانی (CMB) – یعنی بقایای نور ضعیف مهبانگ – بسیار داغ‌تر و چگال‌تر از امروز بود. الکترون‌های پرانرژی که با سرعت نور در جت‌های سیاه‌چاله‌ها حرکت می‌کردند، با فوتون‌های این تابش پس‌زمینه برخورد کرده و مانند یک ضربه، انرژی خود را به آن‌ها منتقل کردند. این برخورد، انرژی فوتون‌های CMB را به شدت افزایش داد و آن‌ها را به پرتوهای ایکس تبدیل کرد؛ امواجی پرانرژی که تلسکوپ چاندرا برای دیدن آن‌ها ساخته شده است. در واقع، تابش پس‌زمینه کیهانی مانند یک “نور پس‌زمینه” عمل کرد و باعث شد این جت‌های باستانی برای ما قابل مشاهده شوند.
نقش سیاه‌چاله‌ها در معماری کیهان
این کشف یک نکته مهم دیگر را نیز فاش کرد: این جت‌ها تقریباً در امتداد خط دید ما به سمت زمین قرار دارند. این هم‌راستایی تصادفی باعث شده تا درخشان‌تر به نظر برسند و مطالعه آن‌ها آسان‌تر شود. تحلیل‌ها نشان داد انرژی حمل‌شده توسط یکی از این جت‌ها به تنهایی، معادل نیمی از کل انرژی حرارتی گاز داغ در کهکشان میزبانش بوده است! این یافته مدرک محکمی است که نشان می‌دهد سیاه‌چاله‌های اولیه صرفاً اجرامی منفعل برای بلعیدن ماده نبودند، بلکه “معماران” فعالی بودند که با فوران‌های عظیم انرژی، محیط اطراف خود را شکل داده، از تشکیل بی‌رویه ستاره‌ها جلوگیری کرده و در نهایت، سرنوشت تکامل کهکشان‌هایشان را رقم زده‌اند.
نظر شما درباره نقش این غول‌های کیهانی در شکل‌گیری کهکشان‌هایی مانند راه شیری چیست؟ آیا سیاه‌چاله‌ها معماران اصلی کیهان بوده‌اند؟ نظرات خود را با ما در میان بگذارید!
مترجم و بازنویس برای آوا استار: سوگند متقی
منبع: NASA