سیاهچالههای کلانجرم چگونه بهسرعت رشد کردند؟
ستارهشناسان ایتالیایی با انجام مطالعات جدیدی که انجام دادهاند وجود سیاهچالههای کلانجرم، مدت کوتاهی پس از شکلگیری عالم هستی را تأیید کرده و به توضیح علت رشد سریع این غولهای کیهانی عظیمالجثه پرداختهاند. مطالعات جدید محققان نشان میدهد که سیاهچالههای کلانجرم از دوران آغاز شکلگیری عالم هستی یعنی زمانی که تنها ۸۰۰ میلیون سال از عمر آن میگذشته، وجود داشتهاند. اما این سیالهچالهها چگونه توانستهاند با جمعآوری مقدار غیرقابل تصوری ماده در مدت زمانی کوتاه به سیاهچاله کلان جرم تبدیل شوند؟
محققان گروه نجوم آموزشکده بینالمللی مطالعات پیشرفته (International School for Advanced Studies) ایتالیا برای پاسخ به این سؤال، مدلی را پیشنهاد دادهاند که یک روند شکلگیری بسیار سریع را در فازهای آغازین توسعه سیاهچالههای کلانجرم نشان میدهد. آنها میگویند این سیاهچالهها بهخاطر ادغام ستارههای فشرده مثل ستارههای نوترونی با سیاهچالههای ستارهوار (Stellar black hole) کوچک، بهسرعت رشد میکنند. نتایج تحقیقات آنها وجود سیاهچالههای کلانجرم را مدت کوتاهی پس از انفجار بیگبنگ یا مهبانگ تأیید کرده و بر این اساس شکلگیری آنها در یک مدت زمان کوتاه امکانپذیر است.
محققان در مطالعات خود رشد سیاهچالههای کلانجرم در کهکشانهای اولیه را بررسی کردند. این کهکشانها را میتوان جد کهکشانهای بیضیشکل عالم هستی مانند راه شیری درنظر گرفت که تراکم گاز و نرخ تولد ستاره در آنها بالا بود. پژوهشگران میگویند بزرگترین ستارهها طول عمر بسیار کوتاهی دارند و بهسرعت به سیالهچاله ستارهوار تبدیل میشوند. این سیاهچالهها دارای جرمی کم و فقط چندین برابر خورشید هستند که البته بسیاری از آنها درون کهکشانهای اولیه شکل میگیرند.
گازهای متراکم اطراف این کهکشانها اثر اصطکاک دینامیکی بسیار قدرتمندی داشته و سیاهچالههای کوچکتر را بهسرعت به مرکز کهکشان هدایت میکنند. این سیاهچالهها پس از رسیدن به مرکز کهکشان در یکدیگر ادغام شده و دانه شکلگیری سیاه چاله کلانجرم را شکل میدهند.
بر اساس نظریههای کلاسیک، سیاهچاله کلانجرم با جذب مواد اطراف (عمدتاً گاز)، رشد دادن و سپس بلعیدن آنها با آهنگی متناسب با جرم خود، در مرکز کهکشان شکل میگیرد. بههمین دلیل در فازهای اولیه توسعه یعنی زمانی که جرم سیاهچاله کم است، رشد بهکندی انجام میشود؛ این رشد آنقدر کند است که بر اساس محاسبات برای رسیدن به جرمی میلیاردها برابر خورشید به زمانی بسیار طولانی و فراتر از عمر عالم هستی جوان (young Universe) نیاز است.
اما محققان در تحقیقات خود نشان دادند که این رشد میتواند با سرعت بسیار بیشتری رخ دهد. محاسبات آنها نشان میدهد روند حرکت و ادغام سیاهچالههای ستارهوار میتواند جرم دانه سیاهچاله کلانجرم را در تنها ۵۰ الی ۱۰۰ میلیون سال، به ۱۰ تا ۱۰۰ هزار برابر خورشید برساند. در این حالت رشد سیاهچاله مرکزی با جذب پیوسته و مستقیم گازها بهسرعت رخ میدهد.
محققان میگویند بهدلیل آغاز روند شکلگیری از دانه بسیار بزرگ، مکانیزم سیاهچاله مرکزی، رشد سیاهچاله کلانجرم را در همه ابعاد امکانپذیر کرده و سبب شکلگیری آن در مدت زمان کوتاهی پس از مهبانگ میشود؛ بهعبارت دیگر، ۸۰۰ میلیون سال پس از مهبانگ سیاهچالههای کلانجرم قابلیت شکلگیری داشتهاند.