زومیت/ دانشمندان به شواهد محکمی مبنی بر فرآیند تولد یک سیاه‌چاله کلان‌جرم دست یافتند. این کشف می‌تواند ما را به درک چگونگی تولد این اجرام سنگین نزدیک کند.

سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم یکی از بزرگ‌ترین معماهای کیهان به شمار می‌روند. این غول‌ها که میلیون‌ها تا ده‌ها میلیارد برابر خورشید جرم دارند، تقریباً در مرکز هر کهکشانی پنهان هستند. سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم مرکز کهکشان، قلب‌هایی گرانشی هستند که ستارگان، سیاره‌ها و ابرهای گاز درخشان را در رقصی پیچیده به دور خود می‌گردانند.

بااین‌‌حال هنوز نمی‌دانیم که سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم چگونه متولد می‌شوند. آیا آن‌ها به‌آرامی رشد می‌کنند و به‌تدریج از دانه‌ای به اندازه‌ی هسته‌ی یک ستاره انباشته می‌شوند؟ یا به صورت مستقیم از فروپاشی ابرهای عظیم ماده در فضا شکل می‌گیرند؛ ابرهایی آن‌قدر چگال که نمی‌توانند در برابر کششی درونی گرانش خود مقاومت کنند.

گروهی از اخترشناس‌ها باور دارند یک جفت کهکشان که نورشان پس از ۸٫۳ میلیارد سال به زمین رسیده، میزبان یک سیاهچاله‌ی کلان‌جرم درحال تولد هستند. اگر این فرض درست باشد، این نخستین باری است که فرآیند شکل‌گیری چنین سیاه‌چاله‌ای به‌طور مستقیم دیده می‌شود و به این ترتیب شاهد تکه‌ای حیاتی و بی‌سابقه از پازلِ چگونگی شکل‌گیری سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم خواهیم بود. پیتر ون دوکوم، اخترشناس دانشگاه ییل آمریکا، می‌گوید:

گمان می‌کنیم در حال تماشای تولد یک سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم هستیم؛ چیزی که تاکنون هرگز دیده نشده بود.
 
توده‌ای درخشان میان دو کهکشان در حال ادغام، سیاه‌چاله کلان‌جرم جدیدی را در خود پنهان کرده است.
شواهد داغ و جدید در میان دو کهکشان در حال برخورد کشف شد. جفت کهکشان‌ها به طوری با یکدیگر هم‌راستا شده‌اند که شکل عدد ۸ یا نماد بی‌نهایت (∞) را تشکیل می‌دهند. پژوهشگران این پیکربندی عجیب را «کهکشان اینفینیتی» (بی‌نهایت) نامیده‌اند که به عنوان پدیده‌ای نادر در جریان جستجوی تلسکوپ جیمز وب در پروژه‌ی COSMOS-Web برای یافتن عجایب کیهانی کشف شده است.

هر یک از دو لوب (بخش بیرونی) کهکشان بی‌نهایت، دارای هسته‌ای بسیار درخشان است که در دل خود یک سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم پنهان دارد؛ اما در ناحیه‌ای که این دو لوب با یکدیگر هم‌پوشانی دارند و تلاقی می‌کنند، یک توده‌ی درخشان سوم نیز دیده می‌شود.

پژوهشگران آن توده‌ی درخشان را در طول‌موج‌های مختلف بررسی کردند و در کمال شگفتی فهمیدند که اثر یک سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم سوم دقیقاً در میانه‌ی دو لوب کهکشان اینفینیتی پنهان است. پیتر ون دوکوم می‌گوید: «از خودمان پرسیدیم: چطور می‌توانیم این را تفسیر کنیم؟»

بررسی دقیق‌تر مواد پیرامون سیاه‌چاله‌ی غیرعادی نشان داد که به‌تازگی تشکیل شده و در ناحیه‌ای وسیع از گاز داغ و شوک‌دیده قرار دارد. این یافته از سازوکار جدیدی برای شکل‌گیری سیاه‌چاله پشتیبانی می‌کند که بر مدل «فروپاشی مستقیم» استوار است.

ون دوکوم توضیح می‌دهد: «در این مورد، دو کهکشان دیسکی با یکدیگر برخورد کردند و ساختارهای حلقه‌ای ستاره‌ها را شکل دادند که امروز می‌بینیم. در جریان این برخورد، گازهای درون این دو کهکشان دچار شوک و فشردگی شدند. این فشردگی احتمالاً به اندازه‌ای بوده که گره‌ای چگال از ماده شکل بگیرد که سپس به سیاه‌چاله فروپاشیده است. گرچه چنین برخوردهایی رویدادهایی نادرند، چگالی‌های گازی به این شدت، در دوران‌های آغازین کیهان، یعنی هنگام شکل‌گیری کهکشان‌ها بسیار رایج بوده‌اند.»

برخورد کهکشان‌ها مدت‌هاست که به عنوان یکی از سازوکارهای رشد سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم مطرح بوده است. زمانی که دو کهکشان با یکدیگر ادغام می‌شوند، سیاه‌چاله‌های مرکزی آن‌ها به‌ناگزیر توسط گرانش به سوی هم کشیده می‌شوند و در نهایت با هم برخورد می‌کنند و یک سیاه‌چاله‌ی بزرگ‌تر تشکیل می‌دهند. چنین برخوردهایی همچنین بخش مهمی از رشد کهکشان‌ها در جهان اولیه محسوب می‌شوند. باور بر این است که راه‌شیری نیز در گذشته چندین بار چنین ادغام‌هایی را تجربه کرده است.
هرچند فرضیه فوق پذیرفته شده است، پاسخ روشنی به این پرسش نمی‌دهد که سیاه‌چاله‌های کلان‌جرم اما کم‌جرم‌ترِ موجود در مرکز کهکشان‌ها چگونه شکل گرفته‌اند. شواهد فزاینده‌ای از مدل فروپاشی مستقیم پشتیبانی می‌کنند، اما تاکنون خود این فرآیند به چشم دیده نشده بود.

کهکشان بی‌نهایت تقریباً در نیمه‌ی تاریخ ۱۳٫۸ میلیارد ساله‌ی کیهان قرار دارد؛ اما در اوایل کیهان، ابرهای چگال گاز هیدروژن می‌توانستند با هم برخورد کنند و دقیقاً به همین روش گره‌هایی شوک‌دیده و انباشته از ماده پدید بیاورند؛ بنابراین این کشف، استدلالی نیرومند به سود مدل فروپاشی مستقیم در آغاز پیدایش کیهان به شمار می‌رود. ون دوکوم می‌گوید:

کشف جدید نزدیک‌ترین چیز به مدرکی قطعی است که در طول عمرمان برای تولد سیاه‌چاله‌ی کلان‌جرم خواهیم دید.
دو مقاله درباره‌ی کشف برای انتشار در Astrophysical Journal Letters ارسال شده‌اند و هم‌اکنون در پایگاه آرکایو در دسترس هستند.