اخترشناسان با استفاده از تلسکوپ فضایی جیمز وب سیاهچالهای بسیار پرجرم را کشف کرده‌اند که مربوط به کیهان اولیه یعنی زمانی است که جهان کمتر از ۶۰۰ میلیون سال سن داشته است.
دانشمندان با کمک «تلسکوپ فضایی جیمز وب» (JWST) دوردست‌ترین سیاهچالهای را که به‌طور فعال از محیط پیرامون خود تغذیه می‌کند، کشف کرده‌اند. این سیاهچاله همچنین با جرمی حدود ۹ میلیون برابر خورشید، یکی از کم‌جرم‌ترین سیاهچالههایی است که در کیهان اولیه دیده شده است؛ چیزی که توضیح آن چالش‌برانگیز است.
کهکشان میزبان این سیاهچاله‌ی پرجرم فعال، به عنوان بخشی از «بررسی علمی انتشار زودهنگام تکامل کیهانی» (CEERS) مشاهده شد. این کهکشان که CEERS 1019 نام‌گذاری شده است، از روی زمین مانند زمانی دیده می‌شود که جهان ۱۳.۸ میلیارد ساله‌ی ما فقط حدود ۵۷۰ میلیون سال سن داشته است.
این تیم به سرپرستی «استیون فینکلشتاین» (Steven Finkelstein) ستاره‌شناس «دانشگاه تگزاس» (University of Texas) در آستین، دو سیاهچاله‌ی دیگر را هم که به ترتیب ۱ و ۱.۱ میلیارد سال پس از «مه‌بانگ» (بیگ‌بنگ) وجود داشته‌اند و همچنین ۱۱ کهکشان را که حدود ۴۷۰ تا ۶۷۵ میلیون سال در تاریخ کیهانی وجود داشته‌اند، مشاهده کردند.
به گفته‌ی فینکلشتاین تا کنون تحقیقات درباره‌ی اجرام در کیهان اولیه، عمدتا نظری بوده است اما با جیمز وب می‌توان اجرامی مانند سیاهچاله و کهکشان را در فاصله‌های بسیار زیاد مشاهده و اندازه‌گیری کرد.
نتایج این تیم، که نشان‌دهنده‌ی نخستین یافته‌های CEERS است، در ماه می طی چندین مقاله در یک نسخه‌ی ویژه از «استروفیزیکال ژورنال لترز» (Astrophysical Journal Letters) منتشر شد.
یک سیاهچاله‌ی کوچک حریص
جرم این سیاهچاله که در قلب کهکشان CEERS 1019 جای دارد حدود ۹ میلیون برابر خورشید است. شاید این مقدار بسیار زیاد به نظر برسد، اما بسیاری از سیاهچالههای کلان‌جرم می‌توانند تا میلیاردها برابر جرم ستاره‌ی ما رشد کنند. با این حال، حتی در این اندازه‌ی نسبتا کوچک، وجود سیاهچالههایی با چنین جرمی در کیهان اولیه هنوز برای دانشمندان یک معماست.
به این دلیل که فرآیندهای رشد سیاهچالههای اَبَرپرجرم، چه از طریق ادغام پی‌درپی سیاهچالههای بزرگ‌تر و چه با حریصانه بلعیدن مواد اطراف، باید بیش از ۵۷۰ میلیون سال طول بکشد. بدین ترتیب حتی سیاهچالههایی در مقیاس سیاهچاله‌ی مرکز کهکشان راه شیری با جرم حدود ۴.۵ میلیون برابر خورشید، فقط باید در دوران اخیر کیهانی دیده شوند.
«ربکا لارسون» (Rebecca Larson) از نویسندگان این مطالعه و دانشجوی دکترای دانشگاه تگزاس درباره‌ی این جرم گفت: «نگاه کردن به این جسم دور با این تلسکوپ بسیار شبیه به مشاهده‌ی داده‌های سیاهچالههایی است که در کهکشان‌های نزدیک ما وجود دارند.»
دانشمندان مدت‌ها این دیدگاه را داشتند که چنین سیاهچالههای عظیمی در جهان اولیه وجود داشته‌اند، اما تنها از زمانی که تلسکوپ وب چشم فروسرخ (مادون قرمز) خود را در اواسط سال ۲۰۲۲ به روی کیهان باز کرد، اثبات قطعی آن‌ها پیدا شد.
گسیل نور نشان می‌دهد که سیاهچاله‌ی CEERS 1019 فعالانه از مواد اطراف خود تغذیه می‌کند. سیاهچالههای تغذیه‌کننده مانند این؛ با قرصی چرخشی از گاز و غبار در حال سقوط روی سیاهچاله، با نام «قرص برافزایشی» (Accretion Disk) احاطه شده‌اند.
نه تنها تأثیر گرانشی سیاهچاله این ماده را گرم می‌کند و باعث درخشش شدید دیسک برافزایشی می‌شود، بلکه میدان‌های مغناطیسی قدرتمند هم ماده را به قطب‌های سیاهچاله هدایت می‌کنند، جایی که گهگاه جت‌های دوقلویی که با سرعت نزدیک به نور حرکت می‌کنند، فوران و نوری به شدت روشن تولید می‌کند.
مشاهده بیشتر تشعشعات شدید سیاهچاله می‌تواند نرخ رشد کهکشان میزبان را نشان دهد و احتمالا بینشی درباره‌ی گذشته‌ی اسرارآمیز آن به دست دهد.