శాస్త్రవేత్తలు ప్రారంభ విశ్వంలో ఒక భారీ కాల రంధ్రాన్ని గుర్తించారు, అది చాలా ఆహారాన్ని నింపిన తర్వాత ‘నాపింగ్’ అవుతుంది.
ఎలుగుబంటి శీతాకాలం కోసం నిద్రాణస్థితికి వెళ్లే ముందు సాల్మోన్‌పై విరుచుకుపడుతున్నట్లుగా లేదా క్రిస్మస్ విందు తర్వాత చాలా అవసరమైన నిద్రావస్థలో ఉన్నట్లుగా, ఈ బ్లాక్ హోల్ దాని అతిధేయ గెలాక్సీలో నిద్రాణమై ఉండే స్థాయికి అతిగా తింటుంది.
కేంబ్రిడ్జ్ విశ్వవిద్యాలయం నేతృత్వంలోని అంతర్జాతీయ ఖగోళ శాస్త్రవేత్తల బృందం, బిగ్ బ్యాంగ్ తర్వాత కేవలం 800 మిలియన్ సంవత్సరాల తర్వాత విశ్వంలో ఈ కాల రంధ్రం గుర్తించడానికి NASA/ESA/CSA జేమ్స్ వెబ్ స్పేస్ టెలిస్కోప్‌ను ఉపయోగించింది.
కాల రంధ్రం చాలా పెద్దది – మన సూర్యుని ద్రవ్యరాశి కంటే 400 మిలియన్ రెట్లు ఎక్కువ – విశ్వం యొక్క అభివృద్ధిలో ఈ సమయంలో వెబ్‌చే కనుగొనబడిన అత్యంత భారీ కాల రంధ్రాలలో ఇది ఒకటి. కాల రంధ్రం చాలా అపారమైనది, దాని హోస్ట్ గెలాక్సీ మొత్తం ద్రవ్యరాశిలో ఇది దాదాపు 40% ఉంటుంది: పోల్చి చూస్తే, స్థానిక విశ్వంలోని చాలా కాల రంధ్రాలు వాటి హోస్ట్ గెలాక్సీ ద్రవ్యరాశిలో దాదాపు 0.1% ఉంటాయి.
అయినప్పటికీ, దాని భారీ పరిమాణంలో ఉన్నప్పటికీ, ఈ కాల రంధ్రం చాలా తక్కువ స్థాయిలో పెరగడానికి అవసరమైన వాయువును తింటోంది లేదా వృద్ధి చెందుతోంది – దాని సైద్ధాంతిక గరిష్ట పరిమితి కంటే దాదాపు 100 రెట్లు తక్కువ – ఇది తప్పనిసరిగా నిద్రాణస్థితిలో ఉంటుంది.
విశ్వం ప్రారంభంలో ఇంత భారీ బ్లాక్ హోల్, కానీ పెరగనిది, బ్లాక్ హోల్స్ ఎలా అభివృద్ధి చెందుతాయో ప్రస్తుత నమూనాలను సవాలు చేస్తుంది. ఏది ఏమయినప్పటికీ, కాల రంధ్రాలు అతి-వేగవంతమైన పెరుగుదల యొక్క స్వల్ప కాలాల గుండా వెళతాయి, తరువాత చాలా కాలం పాటు నిద్రాణస్థితిలో ఉండటం చాలా సంభావ్య దృష్టాంతం అని పరిశోధకులు అంటున్నారు. వారి ఫలితాలు జర్నల్‌లో నివేదించబడ్డాయి ప్రకృతి.
బ్లాక్ హోల్స్ ‘నాపింగ్’ అయినప్పుడు, అవి చాలా తక్కువ ప్రకాశాన్ని కలిగి ఉంటాయి, వెబ్ వంటి అత్యంత సున్నితమైన టెలిస్కోప్‌లతో కూడా వాటిని గుర్తించడం మరింత కష్టతరం చేస్తుంది. కాల రంధ్రాలను నేరుగా గమనించడం సాధ్యం కాదు, బదులుగా అవి కాల రంధ్రం అంచుల దగ్గర ఏర్పడే స్విర్లింగ్ అక్రెషన్ డిస్క్ యొక్క టెల్-టేల్ గ్లో ద్వారా గుర్తించబడతాయి. కాల రంధ్రాలు చురుకుగా పెరుగుతున్నప్పుడు, అక్రెషన్ డిస్క్‌లోని వాయువు చాలా వేడిగా మారుతుంది మరియు అతినీలలోహిత శ్రేణిలో శక్తిని ప్రసరించడం మరియు ప్రసరించడం ప్రారంభమవుతుంది.
“ఈ కాల రంధ్రం నిద్రాణంగా ఉన్నప్పటికీ, దాని అపారమైన పరిమాణం గుర్తించడం మాకు సాధ్యం చేసింది” అని కేంబ్రిడ్జ్ యొక్క కావ్లీ ఇన్స్టిట్యూట్ ఫర్ కాస్మోలజీ నుండి ప్రధాన రచయిత ఇగ్నాస్ జుయోడ్బాలిస్ చెప్పారు. “దాని నిద్రాణమైన స్థితి హోస్ట్ గెలాక్సీ యొక్క ద్రవ్యరాశి గురించి కూడా తెలుసుకోవడానికి మాకు వీలు కల్పించింది. ప్రారంభ విశ్వం సాపేక్షంగా చిన్న గెలాక్సీలలో కూడా కొన్ని సంపూర్ణ భూతాలను ఉత్పత్తి చేయగలిగింది.”
ప్రామాణిక నమూనాల ప్రకారం, చనిపోయిన నక్షత్రాల కూలిపోయిన అవశేషాల నుండి కాల రంధ్రాలు ఏర్పడతాయి మరియు ఎడింగ్టన్ పరిమితి అని పిలువబడే ఒక అంచనా పరిమితి వరకు పదార్థం ఏర్పడుతుంది, ఇక్కడ పదార్థంపై రేడియేషన్ ఒత్తిడి కాల రంధ్రం యొక్క గురుత్వాకర్షణ పుల్‌ను అధిగమిస్తుంది. అయితే, ఈ కాల రంధ్రం యొక్క పూర్తి పరిమాణం ప్రామాణిక నమూనాలు ఈ రాక్షసులు ఎలా ఏర్పడతాయో మరియు ఎలా పెరుగుతాయో తగినంతగా వివరించకపోవచ్చని సూచిస్తున్నాయి.
“బ్లాక్ హోల్స్ ‘పెద్దగా పుట్టే అవకాశం ఉంది’, ఇది వెబ్ ప్రారంభ విశ్వంలో భారీ కాల రంధ్రాలను ఎందుకు గుర్తించిందో వివరించగలదు” అని కావ్లీ ఇన్స్టిట్యూట్ మరియు కేంబ్రిడ్జ్ కావెండిష్ లాబొరేటరీకి చెందిన సహ రచయిత ప్రొఫెసర్ రాబర్టో మైయోలినో అన్నారు. “కానీ మరొక అవకాశం ఏమిటంటే వారు హైపర్యాక్టివిటీ కాలాల గుండా వెళతారు, తరువాత ఎక్కువ కాలం నిద్రాణస్థితి ఉంటుంది.”
ఇటలీకి చెందిన సహోద్యోగులతో కలిసి పనిచేస్తూ, కేంబ్రిడ్జ్ పరిశోధకులు విశ్వంలో ఇంత ప్రారంభంలో ఈ నిద్రాణమైన కాల రంధ్రం ఇంత భారీ పరిమాణానికి ఎలా వృద్ధి చెందిందో మోడల్ చేయడానికి కంప్యూటర్ అనుకరణల శ్రేణిని నిర్వహించారు. చాలా మటుకు దృష్టాంతం ఏమిటంటే, బ్లాక్ హోల్స్ ఎడింగ్టన్ పరిమితిని తక్కువ వ్యవధిలో అధిగమించగలవని వారు కనుగొన్నారు, ఈ సమయంలో అవి చాలా వేగంగా పెరుగుతాయి, తరువాత ఎక్కువ కాలం నిష్క్రియాత్మకంగా ఉంటాయి: ఇలాంటి కాల రంధ్రాలు ఐదు నుండి పది వరకు తినే అవకాశం ఉందని పరిశోధకులు అంటున్నారు. మిలియన్ సంవత్సరాలు, మరియు సుమారు 100 మిలియన్ సంవత్సరాల నిద్ర.
“నిద్రలో ఉన్న కాల రంధ్రాన్ని హైపర్యాక్టివిటీతో వివరించడం ప్రతికూలంగా అనిపిస్తుంది, అయితే ఈ చిన్న పేలుళ్లు ఎక్కువ సమయం నిద్రపోతున్నప్పుడు త్వరగా పెరగడానికి అనుమతిస్తాయి” అని మైయోలినో చెప్పారు.
నిద్రాణమైన కాలాలు అల్ట్రా-ఫాస్ట్ గ్రోత్ కాలాల కంటే చాలా పొడవుగా ఉన్నందున, ఈ కాలాల్లోనే ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు కాల రంధ్రాలను గుర్తించే అవకాశం ఉంది. “ఇది నా పీహెచ్‌డీలో భాగంగా నేను పొందిన మొదటి ఫలితం, మరియు ఇది ఎంత గొప్పదో మెచ్చుకోవడానికి నాకు కొంత సమయం పట్టింది” అని జుయోడ్బాలిస్ చెప్పారు. “ఖగోళ శాస్త్రం యొక్క సైద్ధాంతిక వైపు నా సహోద్యోగులతో మాట్లాడటం ప్రారంభించినంత వరకు నేను ఈ కాల రంధ్రం యొక్క నిజమైన ప్రాముఖ్యతను చూడగలిగాను.”
వాటి తక్కువ ప్రకాశం కారణంగా, నిద్రాణమైన కాల రంధ్రాలను ఖగోళ శాస్త్రవేత్తలు గుర్తించడం చాలా సవాలుగా ఉంటుంది, అయితే విశ్వంలోని కాల రంధ్రాలు ఎక్కువ సమయం నిద్రాణస్థితిలో గడిపినట్లయితే, ఈ కాల రంధ్రం దాదాపు చాలా పెద్ద మంచుకొండ యొక్క కొన అని పరిశోధకులు అంటున్నారు. రాష్ట్రం.
“బ్లాక్ హోల్స్‌లో ఎక్కువ భాగం ఈ నిద్రాణ స్థితిలో ఉండే అవకాశం ఉంది – మేము దీన్ని కనుగొన్నందుకు నేను ఆశ్చర్యపోయాను, కానీ మనం కనుగొనగలిగేవి ఇంకా చాలా ఉన్నాయని భావించడానికి నేను సంతోషిస్తున్నాను” అని మైయోలినో చెప్పారు.
JWST అడ్వాన్స్‌డ్ డీప్ ఎక్స్‌ట్రాగాలాక్టిక్ సర్వే (JADES)లో భాగంగా పరిశీలనలు పొందబడ్డాయి. పరిశోధనకు కొంత భాగం యూరోపియన్ రీసెర్చ్ కౌన్సిల్ మరియు UK రీసెర్చ్ అండ్ ఇన్నోవేషన్ (UKRI)లో భాగమైన సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ ఫెసిలిటీస్ కౌన్సిల్ (STFC) మద్దతు ఇచ్చింది.
సూచన:
Ignas Juod¸balis et al. ‘ఎర్ డోర్మాంట్ ఓవర్ మాసివ్ బ్లాక్ హోల్ ఇన్ ది ఎర్లీ యూనివర్స్.’ ప్రకృతి (2024). DOI: 10.1038/s41586-024-08210-5
