ستاره‌شناسان کهکشان‌ها‌یی را مشاهده کرده‌اند که در عین اندازه بسیار کوچک، سیاه‌چاله پرجرمی در مرکز خود دارند. دلیل این نا‌همخوانی چه می‌تواند باشد؟
به‌نظر می‌رسد بیشتر کهکشانهای عالم از جمله کهکشان راه شیری در مرکز خود سیاهچالههای کلان‌جرم دارند. تلسکوپ افق رویداد (Event Horizon Telescope) به‌تازگی تصویری از یکی از این سیاه‌چاله‌ها ثبت کرده که درون کهکشان ویرگو (Virgo) و در فاصله‌ی ۵۵ میلیون سال نوری از ما قرار دارد.
به‌گفته دانشمندان، رابطه بسیار خاصی میان جرم سیاه‌چاله مرکز کهکشان و ویژگی‌ها‌ی خودِ کهکشان میزبان وجود دارد. به‌عنوان مثال، هرچه اندازه کهکشان بزرگ‌تر باشد، سیاه‌چاله مرکز آن نیز بزرگ‌تر خواهد بود؛ اما درباره این ارتباط میان اندازه کهکشان و جرم سیاه‌چاله آن، مثال‌های عجیبی نیز وجود دارد و ستاره‌شناسانی که این موارد را بررسی می‌کنند، ممکن است ارتباطی حیاتی میان تکامل سیاه‌چاله‌ها و کهکشان‌ها گزارش کنند.
شروعی تاریک
اگر در این فکر هستید که اول سیاه‌چاله وجود داشته یا کهکشان، جواب این است که در این مورد چیزی نمی‌دانیم. حدود ۱۳.۵ میلیارد سال پیش، زمانی که اولین ستاره‌ها تشکیل شدند، هم‌زمان کهکشان‌ها و سیاهچالههای دیگر نیز به‌وجود آمدند. بااین‌حال، معلوم نیست سیاه‌چاله‌ها درون کهکشانهای جوان به وجود آمدند یا کهکشان‌ها در اطراف سیاه‌چاله‌ها به هم آمیختند و تشکیل شدند؛ به هر حال، به سرعت روابط تنگاتنگی میان آن‌ها شکل گرفت.
ستاره‌شناسان معتقدند ارتباط و بر‌هم‌کنش منظمی میان سیاهچالههای بزرگ و کهکشانهای میزبان این سیاه‌چاله‌ها به‌چشم می‌خورد. هرچه کهکشان بزرگ‌تر باشد، ماده بیشتری در خود جای می‌دهد و هرچه ماده تشکیل‌دهنده کهکشان بیشتر باشد، سوخت بیشتری در دسترس حجم بی‌نهایت درون سیاه‌چاله قرار می‌گیرد؛ اما سیاه‌چاله‌ها با بلعیدن مواد، فعال می‌شوند. گاز‌ها‌ی دارای انرژی بسیار زیاد وقتی در ناحیه افق رویداد (Event horizon) به دام می‌افتند، به دور سیاه‌چاله می‌چرخند. دما‌ی بعضی از این گاز‌ها به حدی افزایش می‌یابد که به طور ناگهانی شروع به تابش می‌کنند و از محل سیاه‌چاله دور می‌شوند. در‌صورتی‌که مواد به ناحیه افق رویداد نرسند و در لبه‌ها‌ی دور‌تر از مرکز کهکشان در حال گردش باشند، جت‌ها‌ی بلندی را تشکیل می‌دهند که گاهی دنباله آن‌ها تا هزاران سال نوری در محیط اطراف سیاه‌چاله ادامه دارد.
همان‌گونه که ممکن است تصور کنید، انرژی زیادی به محیط اطراف سیاه‌چاله منتقل می‌شود. این انرژی منتقل‌شده به محیط اطراف، گاز‌ها‌ی اطراف سیاه‌چاله را بسیار داغ و بر‌انگیخته می‌کند و این گاز‌ها‌ی بر‌انگیخته و داغ تمایل کمی به بازگشت و برخورد به سیاه‌چاله دارند. زمانی که گاز‌ها‌ی اطراف به این شکل از سیاه‌چاله دور می‌مانند، سیاه‌چاله دیگر نمی‌تواند بیش از حد ماده ببلعد؛ بنابر‌این، اندازه آن تقریبا ثابت باقی می‌ماند.
در‌صورتی‌که کهکشان قابلیت رشد بیشتر داشته باشد، میزان گاز بیشتری به‌سمت مرکز سرازیر می‌شود و در این صورت، تصورات قبلی در‌هم می‌شکنند و باردیگر سیاه‌چاله تغذیه می‌شود. این قسمت با مرحله جدیدی همراه است که از رشد بی‌رویه و خارج از کنترل سیاه‌چاله جلوگیری می‌کند. بدین‌ترتیب، همین که کهکشان‌ها بزرگ‌تر می‌شوند، سیاهچالههای آن‌ها نیز همراه با آن‌ها رشد می‌کنند. کهکشانهای کوچک سیاهچالههای کوچکی دارند و کهکشانهای بزرگ سیاهچالههای بزرگ؛ البته به جز چند مورد استثنا که این‌گونه رفتار نمی‌کنند.
راز تکههای آبی
بعضی از کهکشان‌ها خارج از روند تعریف شده سیاهچالههای بسیار عظیم در مرکز خود دارند. اگر این کهکشان‌ها واقعا ماده کافی برای این حد بزرگ کردن سیاه‌چاله‌ها ندارند، این‌سیاه‌چاله‌ها چگونه این‌قدر رشد کرده‌اند؟ طبق پژوهشی جدید، پاسخ این پرسش می‌تواند در نوعی از کهکشان‌ها به‌نام «تکههای آبی» (Blue Nuggets) نهفته باشد.
کهکشانهای تکههای آبی، تنها در دور‌دست‌ها یافت می‌شوند؛ بدین معنی که به زمان‌ها‌ی اولیه خلقت جهان تعلق دارند. این کهکشان‌ها همان‌گونه که از نامشان مشخص است، رنگی آبی داشته و بسیار کوچک هستند و سرعت تشکیل ستاره در آن‌ها بسیار زیاد است. از آنجا که نرخ تشکیل ستاره در این کهکشان‌ها بسیار زیاد است و به نظر می‌رسد بیشتر ستارههای تولید شده در اندازه بزرگ و به رنگ آبی روشن هستند، کهکشانهای مذکور را به این نام می‌خوانند. این کهکشان‌ها از جریان‌ها‌ی گازی اطرافشان تغذیه می‌شوند؛ یعنی میزان زیادی از مواد به درون این کهکشانهای کوچک نفوذ می‌کند و نرخ تشکیل ستاره‌ها را افزایش می‌دهد.
تغذیه دستگاه
هجوم مواد به درون کهکشان در سن پایین آن هزینه‌ای دارد. با ادامه این فعالیت‌ها، سیاه‌چاله کلان‌جرم در مرکز این کهکشانهای جوان به‌وجود می‌آید که اندازه آن بیش از حد انتظار است. در این موقعیت، سیاه‌چاله بزرگ مواد بلعیده شده را روی کهکشان آبی می‌ریزد و با این کار، تشکیل ستارههای بیشتر را متوقف می‌کند.
از آنجا که اندازه کهکشان بسیار کوچک است، این فوران سیاه‌چاله تشکیل ستاره‌ها را تنها در مرکز آن متوقف نمی‌کند بلکه از رشد کهکشان در همان سن پایین جلوگیری می‌نماید. بنابر‌این جمعیت ستارههای جوان آبی که کهکشان را زیبا می‌کردند، از بین می‌روند و تنها ستارههای پیر و کم‌نور قرمزرنگ از آن‌ها باقی می‌ماند که فعالیت بسیار کمی نیز دارند. همین اتفاق، کهکشان آبی را به کهکشان قرمز تبدیل می‌کند که به‌دلیل فعالیت‌ها‌ی قدیم، سیاه‌چاله عظیمی در مرکز آن باقی مانده است.
آیا این داستان درباره کهکشانهای کوچک و سیاه‌چاله بزرگ درون آن‌ها واقعیت دارد؟ ما تنها چند نمونه از این کهکشان‌ها را دیده‌ایم و بدون اطلاعات بیشتر نمی‌توانیم به نتایج قطعی برسیم. با این حال، این موارد بسیار قانع‌کننده است و می‌تواند کلیدی برای جریان مداوم میان کهکشان‌ها و سیاهچالههای آن‌ها باشد.