راز لکه‌های قرمز کیهان با اشعه ایکس کشف شد

از زمانی که تلسکوپ فضایی جیمز وب (JWST) چند سال پیش برای نخستین بار به رصد جهان اولیه پرداخت، اخترشناسان لکه‌های عجیبی را در تصاویر فروسرخ آن مشاهده کرده‌اند که «لکه‌های قرمز کوچک» (LRDs) نام دارند.

صدها عدد از این توده‌های فشرده در انتقال‌به‌سرخ‌های (redshifts) بسیار بالا و در فاصله‌ای حدود ۱۲ میلیارد سال نوری از ما قرار دارند.

اخترشناسان بر این باورند که این لکه‌ها حدود ۶۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ (Big Bang) شروع به شکل‌گیری کرده‌اند. این موضوع آنها را به بازیگرانی در دوران نوپایی کیهان تبدیل می‌کند. این اجرام در نور مرئی قرمز و در فرابنفش آبی به نظر می‌رسند.

پس این اجرام عجیب در حقیقت چه هستند؟

درباره منشأ و ویژگی‌های این لکه‌ها نظریات متعددی وجود دارد. برای نمونه، لکه‌های قرمز کوچک ممکن است نوری باشند که از مناطق اطراف سیاهچاله‌های ابرپرجرم ساطع می‌شود، در حالی که این مناطق توسط ابرهای گازی غلیظ پنهان شده‌اند.

این ایده جالب است، اما کاملاً با ظاهر سیاهچاله‌های ابرپرجرم در حال رشد سریع در همان دوران همخوانی ندارد، زیرا به نظر می‌رسد بیشتر آنها (تاکنون) توسط ابرهای گازی پنهان نشده‌اند.

برخی نیز پیشنهاد کرده‌اند که لکه‌های قرمز کوچک شکل ناشناخته‌ای از کهکشان‌های اولیه هستند.

کشف شگفت‌انگیز اشعه ایکس می‌تواند بازمانده‌های مرموز جهان اولیه را توضیح دهد

لکه‌های قرمز کوچک اجرام بسیار فشرده‌ای هستند که به تازگی توسط تلسکوپ جیمز وب ناسا رصد شده‌اند.

این لکه‌ها همچنین می‌توانند نوعی هسته‌ی کهکشانی فعال (AGN) باشند که تقریباً همیشه توسط سیاهچاله‌ها تغذیه می‌شوند. نشرهای این اجرام قطعاً به این نتیجه اشاره دارند.

توضیح دیگر حاکی از آن است که لکه‌های قرمز کوچک نوعی ستاره‌های ابرپرجرم با کمبود فلز هستند که سریع زندگی می‌کردند و زود می‌مردند (بر اساس استانداردهای ستاره‌ای). اخترشناسان این پدیده را «ستاره سیاهچاله‌ای» می‌نامند.

به تازگی، تیمی بین‌المللی از اخترشناسان که داده‌های رصدخانه‌ی اشعه ایکس چاندرا را با یک بررسی عمیق از تلسکوپ جیمز وب مقایسه می‌کردند، چیز عجیبی در رژیم لکه‌های قرمز کوچک یافتند: یک لکه‌ی گسیلنده‌ی اشعه ایکس در فاصله‌ای حدود ۱۱.۸ میلیارد سال نوری.

این موضوع غافلگیرکننده بود، زیرا به نظر نمی‌رسد سایر لکه‌های قرمز کوچک اشعه ایکس گسیل کنند.

این جرم که 3DHST-AEGIS-12014 نامگذاری شده، در اشعه ایکس درخشان است، در حالی که سایر لکه‌های قرمز کوچک این تابش را ندارند، اما قرص‌های برافزایشی و فواره‌های سیاهچاله‌ها چنین تابشی از خود ساطع می‌کنند.

این احتمال بسیار وجود دارد که این جرم عجیب، حلقه‌ای اتصال‌دهنده بین ستاره‌های سیاهچاله‌ای و نوعی از سیاهچاله‌های ابرپرجرم در حال رشد باشد که در جهان اولیه ریشه دوانده و رشد کرده‌اند.

3DHST-AEGIS-12014 دقیقاً چیست؟

این لکه‌ی قرمز کوچکِ گسیلنده‌ی اشعه ایکس، کوچک است، قرمز به نظر می‌رسد (مانند سایر لکه‌ها) و مانند خواهر و برادرهای خود در جهان بسیار اولیه وجود دارد. اما برخلاف آنها، این نشر اشعه ایکس به اخترشناسان می‌گوید که این جرم تا حدی متفاوت است.

بهترین توضیح تاکنون این است که این جرم می‌تواند یک شیء انتقالی (در حال گذار) باشد که وجود یک سیاهچاله را فاش می‌کند.

تصویر ترکیبی در نور مرئی و فروسرخ متمرکز بر یک لکه‌ی قرمز کوچک گسیلنده‌ی اشعه ایکس. تصویر اشعه ایکس چاندرا از این لکه (به رنگ بنفش) در کادر کوچک نمایش داده شده و نشان می‌دهد که در اشعه ایکس درخشان است.

البته اگر این جرم، شکل انتقالی لکه‌های قرمز کوچک باشد، باز هم سوالات زیادی درباره نحوه شکل‌گیری، فرآیند تکامل و وضعیت نهایی آن ایجاد می‌کند.

«آنا دو گراف» از مرکز اخترفیزیک هاروارد-اسمیتسونیان در کمبریج، ماساچوست، یکی از نویسندگان همکار، گفت:

«اگر لکه‌های قرمز کوچک، سیاهچاله‌های ابرپرجرم در حال رشد سریع هستند، چرا مانند سایر سیاهچاله‌های مشابه، اشعه ایکس گسیل نمی‌کنند؟»

وی افزود:

«یافتن یک لکه‌ی قرمز کوچک که متفاوت از بقیه به نظر می‌رسد، بینش مهم جدیدی درباره چیزی که می‌تواند منبع انرژی آنها باشد به ما می‌دهد.»

کاوش در مراحل انتقالی

مقاله این تیم رصدی نشان می‌دهد که لکه‌ی قرمز کوچک گسیلنده‌ی اشعه ایکس ممکن است در حال تکامل از چیزی جدید به یکی از سیاهچاله‌های در حال رشد از نوع اولیه باشد که جهان اولیه را پراکنده کرده‌اند.

این جرم همچنان ممکن است درون ابرهای گازی محصور باشد که معمولاً اشکال دیگر نور را جذب یا مسدود می‌کنند. بازشدگی‌های نامنظم در ابرها اجازه می‌دهد که اشعه ایکس در برخی زمان‌ها عبور کند، اما در زمان‌های دیگر نه. این موضوع توضیح می‌دهد که چرا نشرهای اشعه ایکس از 3DHST-AEGIS-12014 به نظر می‌رسد در طول زمان تغییر می‌کند.

«هانپو لیو» از دانشگاه پرینستون در نیوجرسی، یکی دیگر از نویسندگان همکار، گفت:

«اگر تأیید کنیم که این لکه‌ی اشعه ایکس، یک لکه‌ی قرمز کوچک در حال گذار است، نه تنها اولین جرم از نوع خود خواهد بود، بلکه ممکن است برای نخستین بار قلب یک لکه‌ی قرمز کوچک را دیده باشیم.»

وی افزود:

«همچنین قوی‌ترین مدرک را خواهیم داشت مبنی بر اینکه رشد سیاهچاله‌های ابرپرجرم در مرکز برخی – اگر نه همه – لکه‌های قرمز کوچک قرار دارد.»

از آنجا که لکه‌های قرمز کوچک، و به ویژه این یکی، همگی در دوره‌های بسیار اولیه زمان کیهانی قرار دارند، باید سایر توضیحات رد شوند.

دست‌کم یک ایده پیشنهاد می‌کند که 3DHST-AEGIS-12014 در واقع یک سیاهچاله‌ی ابرپرجرم در حال رشد در قلب یک کهکشان در حال شکل‌گیری است.

اما ممکن است این جرم در نوعی غبار عجیب و غریب پوشیده شده باشد که پیش از این اخترشناسان آن را تشخیص نداده بودند.

از آنجا که هنوز سوالات بسیاری درباره 3DHST-AEGIS-12014 باقی مانده است، واضح است که برای به دست آوردن داده‌های متغیر با زمان درباره فعالیت و تکامل آن، نیاز به مشاهدات بیشتری است.