سیاهچاله‌ای حریص در فاصله ۱.۸ میلیارد سال نوری، الگوی تغذیه کیهان اولیه را تقلید می‌کند

در صورت فلکی شیر (Leo)، تقریباً ۱.۸ میلیارد سال نوری دورتر از زمین، یک ناهنجاری کیهانی در زمان واقعی در حال وقوع است. کهکشان مارپیچی SDSS J110546.07+145202.4 از نظر نجومی مدت‌هاست که همسایه‌ای معمولی تلقی می‌شد. با این حال، طی دهه گذشته، سیاهچاله کلان‌جرم در مرکز آن با شدتی بیدار شده است که جامعه جهانی اخترشناسی را شگفت‌زده کرده است. این سیاهچاله به جای انتشار یک شعله کوتاه، وارد یک ولع تغذیه پایدار و حریصانه شده است.[1][2]

ادعای اصلی، که در یک مطالعه جامع منتشر شده در «مجله اخترفیزیک» (The Astrophysical Journal) به تفصیل آمده است، این است که این سیاهچاله نزدیک، رفتار برافزایشی شدیدی را تقلید می‌کند که معمولاً فقط در کیهان اولیه دیده می‌شود. استفانی کوموسا (Stefanie Komossa)، محقق ارشد از مؤسسه ماکس پلانک برای اخترشناسی رادیویی و ائتلافی بین‌المللی از اخترفیزیکدانان، یک بسته شواهد گسترده گردآوری کرده‌اند که نشان می‌دهد این شیء با نرخ استثنایی در حال رشد است.[5][6]

چشمگیرترین بخش شواهد، انتشار رادیویی کهکشان است. تقریباً هشت سال پیش، درخشندگی رادیویی SDSS J110546.07+145202.4 تا ۲۰ برابر افزایش یافت. در محیط‌های خشن اطراف سیاهچاله‌ها، فوران‌های کوتاه‌مدت تابش – که به عنوان گذراهای رادیویی شناخته می‌شوند – زمانی که یک ستاره بیش از حد نزدیک می‌شود و در یک رویداد اختلال کشندی (Tidal Disruption Event) متلاشی می‌شود، رایج هستند. با این حال، این شعله‌ها معمولاً ظرف چند روز یا چند هفته محو می‌شوند. انتشار این سیاهچاله کم نشده و تقریباً یک دهه است که به طور مداوم می‌درخشد.[2][3]

برای درک مکانیزم هدایت‌کننده این درخشش پایدار، محققان به شبکه‌ای جهانی از رصدخانه‌ها روی آوردند. داده‌های تلسکوپ رادیویی ۱۰۰ متری «افلسبرگ» (Effelsberg) در آلمان و آرایه فشرده تلسکوپ استرالیایی CSIRO منحنی‌های نوری رادیویی حیاتی را ارائه کردند. هنگامی که این داده‌ها با داده‌های آرشیوی پرتو ایکس، نوری و فروسرخ ترکیب شدند، شواهد به یک جریان عظیم و پیوسته از گاز و غبار به دیسک برافزایشی سیاهچاله اشاره دارند.[6][7]

همانطور که این مواد به صورت مارپیچی به داخل کشیده می‌شوند، تا دماهای بسیار بالا گرم می‌شوند. میدان‌های مغناطیسی شدید اطراف سیاهچاله، بخشی از این ماده در حال سقوط را به بیرون هدایت کرده و یک جت پلاسمای باریک و پرسرعت را با سرعتی نزدیک به سرعت نور پرتاب می‌کنند. این جت است که امواج رادیویی عظیمی را تولید می‌کند، که محققان تخمین می‌زنند با شدتی ۱۰ کوادریلیون برابر خورشید ما می‌درخشند.[3][4]

آنچه این کشف را برای کیهان‌شناسان به «سنگ روزتا» تبدیل می‌کند، جرم نسبتاً کم سیاهچاله همراه با نرخ رشد فوق‌العاده سریع آن است. در کیهان مدرن و بالغ، سیاهچاله‌های کلان‌جرم عموماً با سرعت آهسته و ثابتی رشد می‌کنند. اما در یک میلیارد سال اول پس از بیگ بنگ، سیاهچاله‌ها به نحوی در مدت زمان غیرممکن کوتاهی به میلیاردها برابر جرم خورشید رسیدند – معمایی که مدت‌هاست کیهان‌شناسی بنیادی را به چالش کشیده است.[1][2]

SDSS J110546.07+145202.4 یک نمونه محلی برای حل این پارادوکس ارائه می‌دهد. از آنجا که این کهکشان تنها ۱.۸ میلیارد سال نوری فاصله دارد – در مقایسه با فواصل ۱۳ میلیارد سال نوری کوازار‌های کیهان اولیه، این فاصله بسیار ناچیز است – اخترشناسان می‌توانند کهکشان میزبان آن را با جزئیات بسیار دقیق مطالعه کنند. بازوهای مارپیچی کهکشان به وضوح در تصاویر پیمایشی قابل مشاهده هستند و به محققان اجازه می‌دهند شرایط محیطی دقیقی را که چنین رشد سریع سیاهچاله را تغذیه می‌کنند، مشاهده کنند.[1][8]

فیل ادواردز (Phil Edwards)، یکی از نویسندگان همکار از سازمان ملی علوم استرالیا (CSIRO)، خاطرنشان کرد: «ما با نمونه اولیه یک رده جدید از کهکشان‌ها سروکار داریم که دستخوش تغییرات سریع در انتشار رادیویی می‌شوند.» شواهد حاکی از آن است که این صرفاً یک «وعده غذایی» ستاره‌ای طولانی نیست، بلکه یک تغییر فاز بنیادی است. هسته کهکشان به حالت هسته کهکشانی فعال (Active Galactic Nucleus) منتقل شده و از تمام ستارگان دیسک کهکشانی خود درخشان‌تر است.[3][7]

با وجود داده‌های رصدی قوی، عدم قطعیت شفافی در مورد محرک دقیق این ولع تغذیه باقی مانده است. انتقال به یک حالت رادیویی درخشان و طولانی‌مدت از یک سیاهچاله سبک و قبلاً آرام، هرگز مستند نشده است. اخترفیزیکدانان در حال بحث هستند که آیا یک ابر عظیم گاز مولکولی ناگهان بی‌ثبات شده و به هسته سقوط کرده است، یا اینکه ادغام با یک کهکشان کوتوله کوچک‌تر، مواد تازه‌ای را به چاه گرانشی سیاهچاله هدایت کرده است.[2][5]

یک مورد مرزی دیگر که در حال ارزیابی است، احتمال یک رویداد اختلال کشندی غیرعادی و شدید است. آیا ممکن است ستاره‌ای ده‌ها برابر پرجرم‌تر از خورشید ما به دام افتاده باشد و مصرف کامل آن یک دهه طول بکشد؟ در حالی که پایداری منحنی نوری این احتمال را ضعیف می‌کند – اختلالات ستاره‌ای معمولاً با کاهش مشخصی در منحنی همراه هستند زیرا مواد تمام می‌شوند – محققان نمی‌توانند بدون چندین سال نظارت پایه دیگر، آن را به طور کامل رد کنند.[4][5]

برای تثبیت بسته شواهد، جامعه اخترشناسی به زیرساخت‌های نسل بعدی چشم دوخته است. کووی رز (Kovi Rose) از مؤسسه اخترشناسی سیدنی در دانشگاه سیدنی تأکید می‌کند که رویدادهای پرانرژی مانند این، بینش‌های فراوانی را در مورد شدیدترین محیط‌های کیهان فراهم می‌کنند. «آرایه کیلومتر مربع» (Square Kilometre Array) که یک پروژه عظیم تلسکوپ رادیویی است، نسبت به گذراهای رادیویی مشابه بسیار حساس خواهد بود.[1][8]

اگر آرایه کیلومتر مربع تعداد بیشتری از این سیاهچاله‌های سبک و در حال رشد سریع را در همسایگی کیهانی ما شناسایی کند، تأیید خواهد شد که SDSS J110546.07+145202.4 در واقع نمونه اولیه یک رده جدید از کهکشان‌های فعال است. اگر این یک ناهنجاری منفرد باقی بماند، نظریه‌پردازان ممکن است مجبور شوند مدل‌های خود را در مورد نحوه عملکرد دینامیک گاز در کیهان محلی بازنگری کنند.[2][8]

در حال حاضر، این سیاهچاله حریص به عنوان یک فسیل زنده ایستاده است. این یک پنجره بی‌سابقه به سپیده‌دم زمان فراهم می‌کند و ثابت می‌کند که جهان همیشه نیازی ندارد که اخترشناسان برای کشف عمیق‌ترین اسرار خود به لبه کیهان قابل مشاهده نگاه کنند. گاهی اوقات، عمیق‌ترین موتورهای کیهانی درست در حیاط خلوت ما روشن می‌شوند.[1][4]