تلسکوپ فضایی جیمز وب، یک سیاه‌چاله «کشنده کهکشان» Galaxy Killer را آشکار کرد

با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب، ستاره‌شناسان متوجه شده‌اند که سیاه‌چاله‌های فوق‌العاده‌سنگین می‌توانند منابع لازم برای تشکیل ستاره‌ها در کهکشان‌های میزبان خود را به پایان برسانند و به این ترتیب آنها را از بین ببرند.

این موضوع در کهکشانی مشابه کهکشان راه شیری که در کیهان اولیه قرار دارد، مشاهده شد. کشف نشان می‌دهد که سیاه‌چاله به طور فعال از تشکیل ستاره‌ها جلوگیری می‌کند و گازهای ضروری برای شکل‌گیری ستاره‌ها را با سرعت‌های بالا به بیرون پرتاب می‌کند.

ستاره‌شناسان از تلسکوپ فضایی جیمز وب برای تأیید این موضوع استفاده کردند که سیاه‌چاله‌های فوق‌العاده‌سنگین می‌توانند کهکشان‌های میزبان خود را از سوخت مورد نیاز برای تشکیل ستاره‌های جدید محروم کنند.

تیم بین‌المللی، که به‌طور مشترک توسط دانشگاه کمبریج رهبری می‌شود، از وب برای مشاهده کهکشانی استفاده کرد که تقریباً به اندازه کهکشان راه شیری است و در کیهان اولیه، حدود دو میلیارد سال بعد از انفجار بزرگ، قرار دارد. مانند اکثر کهکشان‌های بزرگ، این کهکشان نیز سیاه‌چاله فوق‌العاده‌سنگینی در مرکز خود دارد. اما این کهکشان به‌طور اساسی «مرده» است و تشکیل ستاره‌های جدید را عمدتاً متوقف کرده است.

دکتر فرانچسکو دِاوجنیو از موسسه کافلی برای کیهان‌شناسی در کمبریج گفت: «بر اساس مشاهدات قبلی، ما می‌دانستیم که این کهکشان در حالت خاموش قرار دارد و به نظر می‌رسد ارتباطی بین سیاه‌چاله و پایان تشکیل ستاره‌ها وجود دارد. با این حال، تا پیش از تلسکوپ وب، قادر به مطالعه این کهکشان به اندازه کافی برای تأیید این ارتباط نبودیم و نمی‌دانستیم که آیا این حالت خاموش موقتی است یا دائمی.»

این کهکشان، که به طور رسمی GS-10578 نامیده می‌شود اما به نام «کهکشان پابلو» نام‌گذاری شده است، برای چنین دوره‌ای در کیهان بسیار بزرگ است: جرم کل آن حدود 200 میلیارد برابر جرم خورشید ما است و بیشتر ستاره‌های آن بین 12.5 تا 11.5 میلیارد سال پیش شکل گرفته‌اند.

پروفسور روبرتو مایولینو از موسسه کافلی برای کیهان‌شناسی نیز گفت: «در کیهان اولیه، بیشتر کهکشان‌ها در حال تشکیل ستاره‌های زیادی هستند، بنابراین دیدن یک کهکشان بزرگ و مرده در این دوره جالب است. اگر این کهکشان توانسته است به این اندازه بزرگ شود، فرآیندهایی که باعث توقف تشکیل ستاره‌ها شده‌اند احتمالاً به سرعت اتفاق افتاده است.»

با استفاده از وب، محققان متوجه شدند که این کهکشان مقادیر زیادی گاز را با سرعت‌های حدود 1,000 کیلومتر بر ثانیه به بیرون پرتاب می‌کند، سرعتی که برای فرار از جاذبه کهکشان کافی است. این بادهای سریع به وسیله سیاه‌چاله به بیرون رانده می‌شوند.

جرم گاز بیرون رانده شده از کهکشان بیشتر از مقدار مورد نیاز کهکشان برای ادامه تشکیل ستاره‌ها است. به عبارت دیگر، سیاه‌چاله کهکشان را به مرگ سوق داده و آن را در حالت خاموش نگه داشته است. نتایج این تحقیق امروز (16 سپتامبر) در مجله Nature Astronomy منتشر شده است.

دِاوجنیو گفت: «ما مقصر را پیدا کردیم. سیاه‌چاله این کهکشان را کشته و آن را در حالت خاموش نگه داشته است، با قطع منبع «غذای» لازم برای تشکیل ستاره‌های جدید.»

هرچند مدل‌های نظری قبلی پیش‌بینی کرده بودند که سیاه‌چاله‌ها چنین تأثیری بر کهکشان‌ها دارند، اما پیش از تلسکوپ وب، امکان مشاهده مستقیم این تأثیر وجود نداشت.

مدل‌های قبلی پیش‌بینی کرده بودند که پایان تشکیل ستاره‌ها تأثیر خشونت‌آمیز و پرآشوبی بر کهکشان‌ها دارد و شکل آنها را نابود می‌کند. اما ستاره‌های این کهکشان دیسکی شکل همچنان به طور منظم حرکت می‌کنند که نشان می‌دهد این همیشه چنین نیست.

مایولینو افزود: «ما می‌دانستیم که سیاه‌چاله‌ها تأثیر زیادی بر کهکشان‌ها دارند و شاید توقف تشکیل ستاره‌ها معمولی باشد، اما تا پیش از تلسکوپ وب قادر به تأیید مستقیم این موضوع نبودیم.»

مشاهدات جدید با استفاده از آرایه میلی‌متری-زیر میلی‌متری آتاکاما (ALMA)، که بر روی سردترین و تاریک‌ترین گازهای کهکشان تمرکز دارد، اطلاعات بیشتری درباره اینکه آیا و کجا سوختی برای تشکیل ستاره‌ها هنوز در این کهکشان پنهان است و تأثیر سیاه‌چاله فوق‌العاده‌سنگین در منطقه اطراف کهکشان ارائه خواهد کرد.

توسط دانشگاه کمبریج، 16 سپتامبر 2024