کند شدن رشد سیاهچاله‌ها در طول تاریخ کیهانی

مطالعات جدید اخترفیزیکی حاکی از کند شدن قابل توجه رشد سیاهچاله‌ها در طول 13.8 میلیارد سال تاریخچه‌ی جهان است. سیاهچاله‌ها اجرام نجومی با گرانش فوق‌العاده قوی هستند که حتی نور نیز نمی‌تواند از آن‌ها فرار کند. عظیم‌ترین‌شان، موسوم به «ابر سیاهچاله‌ها»، می‌توانند میلیون‌ها تا میلیاردها برابر جرم خورشید را داشته باشند.

به گزارش سرویس نجوم رسانه تکنولوژی تکنا ،  این ابرسیاهچاله‌ها معمولا در مرکز کهکشان‌ها قرار دارند. کهکشان راه شیری ما نیز میزبان یک ابرسیاهچاله در قلب خود است. سوال کلیدی این است که ابرسیاهچاله‌ها چگونه به چنین جرمی دست یافته‌اند؟ برای پاسخ به این پرسش، گروهی از اخترشناسان با بررسی کل تاریخچه‌ی جهان، نحوه‌ی رشد ابرسیاهچاله‌ها از ابتدای پیدایش تاکنون را ردیابی کرده‌اند. مدل ما، تاریخچه‌ی کلی رشد ابرسیاهچاله‌ها را طی 12 میلیارد سال گذشته ترسیم می‌کند.

مکانیزم‌های رشد ابرسیاهچاله‌ها

ابرسیاهچاله‌ها عمدتا از طریق دو فرآیند رشد می‌کنند:

• برافزایش (Accretion): در این فرآیند، ابرسیاهچاله گاز موجود در کهکشان میزبان خود را جذب و بلعیده می‌کند.
• ادغام: هنگامی که دو کهکشان با هم برخورد می‌کنند، ابرسیاهچاله‌های آن‌ها نیز می‌توانند با یکدیگر ادغام شده و یک سیاهچاله‌ی واحد با جرم بیشتر را تشکیل دهند.

در طول برافزایش، ابرسیاهچاله‌ها معمولا اشعه‌ی ایکس با انرژی بالا (نوعی نور نامرئی) ساطع می‌کنند. این تشعشعات ناشی از گرم شدن شدید گازی است که به سمت سیاهچاله کشیده می‌شود. با بهره‌گیری از داده‌های بیش از 20 ساله‌ی سه تلسکوپ فضایی پرتوی ایکس قدرتمند (چاندرا، XMM-نیوتن و eROSITA)، اخترشناسان می‌توانند اشعه‌ی ایکس را از تعداد زیادی از ابرسیاهچاله‌های در حال برافزایش در جهان ثبت کنند.

این داده‌ها به تخمین سرعت رشد ابرسیاهچاله‌ها بر اساس مصرف گاز کمک می‌کند. به طور متوسط، یک ابرسیاهچاله می‌تواند سالانه به اندازه‌ی جرم خورشید گاز مصرف کند، که مقدار دقیق آن به عوامل مختلفی بستگی دارد. برای مثال، داده‌ها نشان می‌دهند که سرعت رشد ابرسیاهچاله‌ها (میانگین طی میلیون‌ها سال) با جرم کل ستارگان در کهکشان میزبان آن‌ها ارتباط قوی دارد.

فرکانس ادغام سیاهچاله‌ها

علاوه بر برافزایش، ادغام با دیگر سیاهچاله‌ها در هنگام برخورد کهکشان‌ها نیز می‌تواند منجر به رشد ابرسیاهچاله‌ها شود. شبیه‌سازی‌های کیهان‌شناسی با ابررایانه‌ها امکان پیش‌بینی وقوع این رویدادها را فراهم می‌کنند. هدف این شبیه‌سازی‌ها مدل‌سازی تکامل و رشد جهان در طول زمان است. کهکشان‌های متعدد در حال حرکت در فضا، مانند آجرهایی هستند که جهان را می‌سازند.

شبیه‌سازی‌ها نشان می‌دهند که کهکشان‌ها و ابرسیاهچاله‌های آن‌ها می‌توانند در طول تاریخ کیهانی، ادغام‌های متعددی را تجربه کنند. تیم ما با استفاده از داده‌های اشعه‌ی ایکس و نتایج شبیه‌سازی‌های ابررایانه‌ای، این دو مسیر رشد (برافزایش و ادغام) را ردیابی کرده و تاریخچه‌ی کلی رشد ابرسیاهچاله‌ها را در طول میلیاردها سال ترسیم نموده است.

این پژوهش نشان می‌دهد که رشد ابرسیاهچاله‌ها در میلیاردها سال گذشته بسیار سریع‌تر بوده است. در مراحل اولیه‌ی جهان، گاز بیشتری در دسترس ابرسیاهچاله‌ها برای برافزایش وجود داشت و تعداد آن‌ها نیز در حال افزایش بود. با پیر شدن جهان، ذخایر گازی به تدریج کاهش یافت و رشد ابرسیاهچاله‌ها کند شد. تعداد ابرسیاهچاله‌ها نیز حدود 8 میلیارد سال پیش به ثبات نسبی رسید و از آن زمان تاکنون رشد قابل توجهی نداشته است.