بر اساس دانش کنونی بشر حدود ۱۳.۸ میلیارد سال پیش بیگ بنگ رخ داد و جهان آغاز شد. از آنجایی که جهان از یک نقطه فوق‌العاده متراکم آغاز شده بود، تا مدت‌ها هیچ خبری از سیاره و ستاره نبود. حدود ۳۰۰ هزار سال پس از انفجار بیگ بنگ تازه اولین اتم‌ها شکل گرفتند. پس از ۴۰۰ میلیون سال نیز اولین ستاره‌ها پدید آمدند.

با توجه به سرنوشت خورشید از تولد تا مرگ می‌دانیم که عمر ستاره معمولا در مقیاس میلیارد سال است. به‌باور دانشمندان پس از مرگ ستاره احتمال شکل‌گیری غولی کیهانی به‌نام سیاه چاله مطرح می‌شود. پس قاعدتا نباید انتظار شکل‌گیری سیاه چاله را در مراحل ابتدایی جهان داشته باشیم. هرچند مشکل اینجاست که قدیمی ترین سیاه چاله کشف شده جهان تنها ۵۰۰ میلیون سال پس از بیگ بنگ با ابعادی دیوانه‌کننده وجود داشته است.

پیش به‌سوی نقطه‌های قرمز کوچک

کشف جدید سوال‌های زیادی را در رابطه با شکل‌گیری سیاه چاله های کلان‌جرم مطرح می‌کند. جالب است بدانید که این سیاه چاله با حداکثر توان تلسکوپ جیمز وب کشف شده و توسط سایر تلسکوپ‌ها قابل مشاهده نیست. همچنین فراموش نکنید که جیمز وب به‌عنوان بهترین تلسکوپ بشر شناخته می‌شود. در نتیجه در صورت پرتاب یک تلسکوپ قوی‌تر به فضا شاید حتی شاهد کشف‌های شگفت‌انگیز بیشتری هم باشیم.

تصویر مفهومی از کهکشان CAPERS-LRD-z۹

قدیمی ترین سیاه چاله جهان در مرکز کهکشانی به نام CAPERS-LRD-z9 قرار دارد. این کهکشان در دسته کهکشان‌های نقطه قرمز قرار می‌گیرد. آنها از جمله اولین کهکشان‌های شگل‌گرفته در جهان هستی به‌شمار می‌آیند و در ۱.۵ میلیارد سال اول عمر جهان به وجود آمده‌اند. در اولین تصاویر تلسکوپ جیمز وب تعدادی نقطه قرمز در پس‌زمینه تصویر دیده می‌شد.

در ابتدا دانشمندان تصوری از ماهیت این نقطه‌ها نداشتند. هرچند بعدها مشخص شد آنها کهکشان‌هایی بسیار درخشان هستند. همین نیز مسئله را پیچیده‌تر کرد. چراکه در مراحل ابتدایی جهان فرصت کافی برای شکل‌گیری تعداد زیادی ستاره در یک کهکشان وجود نداشته است. پس درخشش زیاد این کهکشان‌ها از کجا می‌آمد؟ تضادهای متعدد باعث شد که اخترشناسان مدل‌های جایگزین عجیب را نیز بررسی کنند.

قدیمی ترین سیاه چاله در فاصله ۳۳ میلیارد سال نوری

یکی از گزینه‌ها وجود سیاه چاله بود. ما می‌دانیم که آنها هنگام بلعیدن ماده می‌درخشند و مقدار بسیار زیادی انرژی آزاد می‌کنند. برای تایید وجود سیاه چاله از روش طیف‌سنجی استفاده شد. وقتی گاز به سمت سیاه چاله حرکت می‌کند، سرعت آن هر لحظه افزایش یافته و از ما دورتر می‌شود. در نتیجه نور آزاد شده در اثر حرکت گاز و به‌خاطر اثر داپلر به قرمز گرایش پیدا می‌کند.

اگر نور به منبعی تعلق داشته باشد که به سمت ما می‌آید، به طول موج‌های آبی گرایش پیدا خواهد کرد. نشانه‌ای که به‌خوبی می‌تواند چرخیدن گاز به‌سمت سیاه چاله را اثبات کند. قدیمی ترین سیاه چاله جهان تقریبا ۳۰۰ میلیون برابر خورشید جرم دارد. جرم این غول کیهانی تقریبا با نیمی از ستاره‌های موجود در کهکشان میزبان برابری می‌کند. در واقع حتی با استاندارد بزرگترین سیاه چاله های جهان نیز ما با یک هیولا طرف هستیم.

مقایسه ابعاد این سیاه چاله با سیاه چاله مرکزی کهکشان راه شیری می‌تواند به خوبی اهمیت کشف تلسکوپ جیمز وب را آشکار کند. سیاه چاله کمان ای* در فاصله ۲۷ هزار سال نوری با ما قرار دارد. هرچند تصویر به‌دست آمده از قدیمی ترین سیاه چاله جهان آن را در فاصله ۱۳.۳ میلیارد سال نوری نشان می‌دهد. با توجه به پدیده گسترش جهان هستی، این سیاه چاله اکنون ۳۳ میلیارد سال نوری با ما فاصله دارد.

جرم سیاه چاله مرکزی راه شیری ۴.۳ میلیون برابر خورشید است؛ اما جرم غول جدید به ۳۰۰ میلیون برابر خورشید می‌رسد. تفاوت جرم نیز باعث می‌شود که افق رویداد آنها متفاوت باشد. اگر از فاصله ۱۲ میلیون کیلومتری کمان ای رد شوید، درگیر گرانش شدید شده و دیگر راه بازگشتی نخواهید داشت. هرچند این حد برای قدیمی ترین سیاه چاله جهان به حدود ۹۰۰ میلیون کیلومتر می‌رسد. به همین خاطر احتمال زنده ماندن انسان در سیاه چاله قدیمی بالا می‌رود.

معمای شکل‌گرفتن سیاه‌چاله قدیمی

کشف قدیمی ترین سیاه چاله جهان باعث شده در مدل‌های کنونی اخترشناسی تردید شود. برخی دانشمندان احتمال می‌دهند شرایط ابتدایی جهان آنقدر ناپایدار و شدید بوده که سیاه چاله مستقیم از ابرهای فشرده گاز و غبار شکل گرفته باشد.

برخی تصور می‌کنند که سیاه چاله های اولیه همان لحظات ابتدایی جهان و به‌خاطر نوسانات شدید ایجاد شده‌اند. ممکن است این سیاه‌چاله‌ها بازمانده‌های جهان پیشین نیز باشند. جهانی که پس از کوچک و متراکم‌شدن در یک نقطه از بین رفته و سپس جهانی جدید را به‌وجود آورده است. دانشمندان حتی زمان کوچک زدن جهان هستی ما را نیز به‌دست آورده‌اند.

گروهی از دانشمندان به ارتباط بین جرم ستاره و عمر آن اشاره می‌کنند. هرچه یک ستاره بزرگتر باشد زودتر سوخت خود را مصرف خواهد کرد. شاید در لحظه‌های ابتدایی جهان هستی ستاره‌هایی فوق‌العاده بزرگ و باورنکردنی شکل گرفته باشند. عمر این ستاره‌ها می‌توانسته تنها چند میلیون سال باشد. پس از فروپاشی نیز سیاه چاله جایگزین آنها شده است.

در هر صورت به‌نظر می‌رسد کشف قدیمی ترین سیاه چاله جهان فقط توانسته ابهامات ما را بیشتر کند. تا زمانی که انسان به سفر میان‌ستاره‌ای نرود و در کهکشان کاوش نکند، بسیاری از سوال‌ها بی‌پاسخ باقی می‌مانند.