گرسنه‌ترین سیاه‌چاله‌ جهان روزانه یک خورشید را می‌بلعد

وقتی ستاره‌شناس‌ها برای اولین بار اختروش‌ها را کشف کردند بسیار گیج شده بودند. در ابتدا این اجرام را منبع پرتوهای فرکانس رادیویی می‌دانستند؛ اما رصدهای بعدی نشان دادند که آن‌ها شباهت زیادی به ستاره‌ها دارند؛ درحالی‌که طیف این ستاره‌های ظاهری نمایانگر طول موج‌هایی بود که قبلا در هیچ اتم شناخته‌شده‌ای دیده نشده بود.

در نهایت دانشمندان متوجه شدند طیف‌های یادشده در واقع خطوط طیفی اتم‌های عادی هستند که به دلیل فاصله‌های دور به سمت قرمز طیف گرایش پیدا کرده یا اصطلاحا دچار پدیده انتقال به سرخ شده‌اند. به‌این‌ترتیب ستاره‌هایی که از این فاصله‌ها می‌بینیم حتی از کل کهکشان میزبانشان هم نورانی‌تر هستند. درنهایت دانشمندان متوجه شدند این اختروش‌ها در واقع نوری هستند که بر اثر تغذیه‌ی فعالانه‌ی سیاه‌چاله‌ی کلان جرم در مرکز یک کهکشان به وجود می‌آیند.

با این‌حال یافتن نمونه‌های جدید اختروش‌ها همواره کار دشواری بوده است، زیرا این اجرام در اغلب تصاویر به ستاره‌ها شباهت دارند و برای تشخیص آن‌ها باید به طیف و فاصله‌شان پی ببریم. به همین دلیل ممکن است برخی اختروش‌های غیرعادی را نادیده بگیریم، زیرا ماهیتشان را نمی‌شناسیم. این مسئله درباره‌ی J-529-4351 هم صدق می‌کند که ظاهرا درخشان‌ترین اختروشی باشد که تاکنون کشف شده است.

سیاه‌چاله‌ مرکز کهکشان اختروش موسوم به J0529-4351 روزانه به اندازه‌ی یک خورشید گاز و غبار می‌بلعد، به‌طوری‌که جرم آن به ۱۷ میلیارد برابر جرم خورشید ما رسیده است. این جرم گرسنه‌ترین سیاه‌چاله‌ای است که تاکنون کشف شده و به‌قدری سریع رشد می‌کند که به آستانه حداکثر مصرف مواد یک سیاه‌چاله رسیده است و می‌تواند آزمایشگاهی جذاب برای پی بردن به چگونگی شکل‌گیری سیاه‌چاله‌ها و تکامل آن‌ها تا مقیاس‌های حداکثری باشد.

سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم ماهیت شگفت‌انگیزی دارند. جرم آن‌ها به میلیون‌ها تا میلیاردها برابر جرم خورشید می‌رسد و معمولا در مرکز کهکشان‌ها یافت می‌شوند. مسئله اینجا است که دانشمندان هنوز نتوانستند به چگونگی شکل‌گیری آن‌ها پی ببرند.

سیاه‌چاله‌های بسیار کوچک‌تر که معمولا ده‌ها برابر خورشید جرم دارند، حاصل مرگ و فروپاشی مستقیم ستاره‌های کلان‌جرم هستند و از طریق ادغام با دیگر سیاه‌چاله‌های ستاره‌ای رشد می‌کنند؛ اما سیاهچاله‌های کلان‌جرم به‌ویژه سیاه‌چاله‌های آغازین نمی‌توانند به این صورت رشد کنند.

سیاه‌چاله‌ی یادشده در مرکز جرمی چرخان از ماده قرار دارد که از آن تغذیه می‌کند. این فرآیند به وارد شدن آب به کانال فاضلاب شبیه است. اصطکاک شدید و گرانش باعث گرم‌شدن مواد اطراف سیاه‌چاله تا میلیاردها یا حتی تریلیون‌ها درجه‌ی سانتی‌گراد می‌شود و نور درخشان و عظیمی را منتشر می‌کند. ستاره‌شناس‌ها با بررسی این نور و خواص طیفی آن به ویژگی‌های سیاه‌چاله پی می‌برند.

اختروش J0529-4351 در ظهر کیهانی یا حدود ۱٫۵ میلیارد سال پس از بیگ‌بنگ کشف شد که اوایل عمر جهان به شمار می‌رود. نور این اختروش پس از بیش از ۱۲ میلیارد سال به ما رسیده و جرم آن بین ۱۷ تا ۱۹ میلیارد جرم خورشیدی است.

به‌سختی می‌توان چنین جرم عظیمی را برای سیاه‌چاله‌ای آغازین تصور کرد، با این‌حال سرعت مصرف ماده‌ی سیاه‌چاله می‌تواند مدرکی بر جرم بالای آن باشد. بر اساس محاسبات پژوهشگرها، این سیاه‌چاله با سرعت ۳۷۰ جرم خورشیدی در سال رشد می‌کند یا به بیان دیگر روزانه مقدار ماده‌ی معادل با یک خورشید را می‌بلعد.

سیاه‌چاله یادشده به دلیل جرم بالایش به حد موسوم به حد ادینگتون نزدیک است که حداکثر سرعت ثابت تغذیه‌ی سیاه‌چاله را تعریف می‌کند. یک سیاه‌چاله می‌تواند در بازه‌ای کوتاه تحت برافزایش فوق‌ادینگتون قرار بگیرد؛ اما در چنین سرعتی، مواد به‌شدت می‌درخشند، به‌طوری‌که فشار پرتوها مواد اطراف سیاه‌چاله را تا جایی دور می‌کنند که از دسترس سیاه‌چاله خارج می‌شوند.

در نتیجه، سیاه‌چاله‌ی اختروش J0529-4351 حداکثر سرعت ممکن را دارد. بسیاری از اختروش‌ها میزبان‌ سیاه‌چاله‌هایی نزدیک به‌سرعت برافزایش ادینگتون هستند؛ اما سیاهچاله‌ی J-529-4351 در واقع درخشان‌ترین و گرسنه‌ترین سیاه‌چاله‌ کلان‌جرمی محسوب می‌شود که تاکنون دیده شده است. به نوشته‌ی پژوهشگرها:

ازنظر درخشندگی و سرعت رشد، J0529-4351 شدیدترین اختروش شناخته‌شده است.

هنوز ناشناخته‌های زیادی درباره‌ی J0529-4351 وجود دارد. برای مثال مکانیزم برافزایش کلان‌جرم آن مشخص نیست. نگاه دقیق‌تر از طریق آرایه‌ی زیرمیلی‌متری/میلی‌متری بزرگ آتاکاما در شیلی می‌تواند نشان دهد که گاز چگونه در اطراف کهکشان حرکت می‌کند و به‌این‌ترتیب می‌توان چگونگی چرخش کهکشان را آشکار کرد. پژوهشگرها همچنین امیدوار هستند که اختروش‌های غیرعادی دیگری را در فاصله‌های دوردست‌تری از فضا زمان کشف کنند.

گرچه نمونه‌های شدید اختروش‌ها بسیار کمیاب هستند، پژوهشگرها بر این باورند که تعداد بیشتری از این اجرام در کیهان عجیب و وسیع در انتظار کشف‌شدن به سر می‌برند.