سیاهچاله‌ها در کیهان چگونه تشکیل می‌شوند؟

(دن تری) - سیاه‌چاله‌ها غول‌هایی با جرم میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید ما هستند. آن‌ها چنان نیروهای گرانشی قوی ایجاد می‌کنند که حتی نور هم نمی‌تواند از آن‌ها فرار کند.

شبیه‌سازی یک سیاه‌چاله کلان‌جرم (تصویر: ادوبی).

در مرکز اکثر کهکشان‌ها، یک غول کیهانی کمین کرده است: یک سیاه‌چاله ابرپرجرم. این اجرام مرموز، با جرم‌هایی میلیون‌ها تا میلیاردها برابر خورشید ما، کشش گرانشی چنان قدرتمندی اعمال می‌کنند که حتی نور هم نمی‌تواند از آن فرار کند.

سیاه‌چاله‌ها آنقدر عظیم هستند که کهکشان‌های اطراف خود را شکل می‌دهند. آن‌ها بر تشکیل ستاره‌ها، تکامل کهکشان‌ها و حتی حرکات کل خوشه‌های ستاره‌ای تأثیر می‌گذارند.

کهکشان راه شیری ما نیز از این قاعده مستثنی نیست. در مرکز آن، کمان ای*، یک سیاه‌چاله ابرپرجرم با وزنی به اندازه چهار میلیون خورشید، قرار دارد. در حالی که این سیاه‌چاله‌ها برای وجود کهکشان‌ها بسیار مهم هستند، ما هنوز به طور قطع نمی‌دانیم که چگونه شکل می‌گیرند.

با این حال، یک مطالعه جدید از مدل Pop III.1، به رهبری اخترفیزیکدان نظری، جاناتان تان در دانشگاه ویرجینیا، با دیدگاهی تازه به این مسئله گیج‌کننده می‌پردازد.

پروفسور تان بر اساس دهه‌ها تحقیق، پایه‌های نظریه جدیدی را بنا می‌کند که می‌تواند چگونگی شکل‌گیری این اجرام کیهانی غول‌پیکر را توضیح دهد.

بر اساس تحقیقات او و همکارانش، فروپاشی نسل اول ستارگان که به عنوان پیش‌ستاره نیز شناخته می‌شوند، ممکن است منجر به تشکیل سیاه‌چاله‌های فوق‌سنگین شده باشد.

مدل پاپ III.1

ستارگانی که از هیدروژن و هلیوم اولیه تشکیل شده‌اند، ستارگان پاپ III نامیده می‌شوند (تصویر: فضا).

در کیهان اولیه، مدت‌ها پیش از پیدایش کهکشان‌ها و سیارات، اولین نسل از ستارگان متولد شدند. این ستارگان که از هیدروژن و هلیوم اولیه تشکیل شده بودند، توسط اخترفیزیکدانان به عنوان ستارگان پاپ III نامگذاری شدند.

مدل Pop III.1 که توسط پروفسور جاناتان تان توسعه داده شده است، ستارگانی را توصیف می‌کند که در محیط‌هایی تشکیل شده‌اند که تحت تأثیر عناصر سنگین‌تر قرار نگرفته‌اند. بدون کربن، اکسیژن یا فلزات سنگین برای تنظیم فرآیند خنک‌سازی، این ستارگان اولیه می‌توانستند به جرم‌های بسیار بالایی برسند.

ستارگانی را تصور کنید که صدها برابر خورشید ما جرم دارند. اندازه عظیم آنها طول عمر کوتاهی به آنها می‌دهد و به سرعت در خود فرو می‌ریزند و اولین سیاهچاله‌ها را تشکیل می‌دهند.

این سیاهچاله‌های اولیه، بقایای ستارگان پاپ III، به عنوان بذرهایی برای رشد سیاهچاله‌های غول‌پیکر عمل می‌کنند. در نهایت، آنها بزرگتر می‌شوند و به سیاهچاله‌های ابرپرجرمی تبدیل می‌شوند که اکنون در مراکز کهکشان‌ها می‌بینیم. دانشمندان حتی یک سیاهچاله ابرپرجرم کشف کرده‌اند که ۳۶ میلیارد برابر بیشتر از خورشید وزن دارد.

ستارگان پاپ III.1 همچنین نقش کلیدی در شکل‌گیری جهان اولیه داشتند. تابش قدرتمند آنها گاز هیدروژن اطراف را یونیزه کرد و آغازگر باز یونیزه شدن جهان بود.

این لحظه‌ای سرنوشت‌ساز بود که جهان ساختار و تعادل انرژی خود را تغییر داد. نتیجه، یک روشنایی کیهانی ناگهانی بود که در محافل نجومی به عنوان «فلش» شناخته می‌شود.

تأثیر دوگانه ستارگان پاپ III.1، آنها را در درک آغاز ساختار کیهانی مهم می‌کند.

چالش‌ها و جایگزین‌ها

مدل پاپ III.1 هنوز هم یک نظریه علمی پذیرفته شده محسوب می‌شود (تصویر: فضا).

نظریه پاپ III.1 علاوه بر توضیح شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم، به چندین مسئله حل‌نشده بزرگ در کیهان‌شناسی نیز می‌پردازد.

این مسائل شامل «تنش هابل»، بحث انرژی تاریک دینامیکی و همچنین ناهنجاری‌های مربوط به جرم نوترینوها می‌شود.

مدل پروفسور تان با پیوند دادن اولین ستارگان و بقایای سیاهچاله‌های آنها به تکامل در مقیاس بزرگ کیهان، دیدگاهی منحصر به فرد ارائه می‌دهد که می‌تواند به کشف بسیاری از اسرار کمک کند.

با این حال، سناریوی پاپ III.1 تنها ایده نیست. نظریه‌های دیگر نشان می‌دهند که سیاهچاله‌های اولیه مستقیماً از نوسانات چگالی در ثانیه‌های اول پس از بیگ بنگ تشکیل شده‌اند.

این سیاهچاله‌ها می‌توانند بذر سیاهچاله‌های ابرپرجرم باشند. رویکرد دیگر به فروپاشی مستقیم ابرهای گازی غول‌پیکری اشاره دارد که ستاره تشکیل نمی‌دهند.

هر نظریه مکانیسم متفاوتی را پیشنهاد می‌کند که همگی با هدف توضیح اسرار جهان هستی ارائه شده‌اند.

پیش‌بینی‌های مدل پاپ III.1 در مورد یونیزاسیون جهان اولیه نیز به چالش کشیده شده است. محدودیت‌های مشاهده‌ای در مورد تابش زمینه کیهانی، به ویژه اثر دینامیکی سونیائف-زلدوویچ، نشان می‌دهد که تطبیق مقدار و زمان یونیزاسیون مجدد ممکن است دشوار باشد.

با این وجود، مدل پاپ III.1 هنوز هم یک نظریه قانع‌کننده در نظر گرفته می‌شود و همچنان به بحث در مورد چگونگی شکل‌گیری یکی از اولین ساختارهای جهان دامن می‌زند.

منبع: https://dantri.com.vn/khoa-hoc/ho-den-trong-vu-tru-hinh-thanh-nhu-the-nao-20250923030226135.htm