الثقب الأسود الكامن في الفجر الكوني ضخم جدًا بحيث لا يمكن تفسيره بسهولة. يقع في مركز مجرة تسمى J1120+0641، وتبلغ كتلته مليار شمس.
هناك ثقوب سوداء هائلة الحجم في كل مكان حولنا اليوم. المشكلة هي متى وجود J1120+0641. بعد أقل من 770 مليون سنة من الانفجار الكبير، من الصعب معرفة كيف حصل الثقب الأسود على الوقت الكافي لاكتساب هذه الكتلة الكبيرة.
لقد عرفنا عن المجرة وثقبها الأسود الهائل منذ أكثر من عقد من الزمن، وكان لدى العلماء أفكار حول كيفية تشكلها. الآن ملاحظات المستخدم JWST تم حذف أحد تلك التعليقات. بكل المقاييس، يبدو J1120+0641 “طبيعيًا بشكل صادم”، مما يوفر تفسيرات جذابة للغاية لتراكم كتلة الثقب الأسود.
اكتشاف J1120+0641 تم الإعلان عنه مرة أخرى في عام 2011ولعدة سنوات كانت أبعد مجرة زائفة معروفة. لقد كان جيدًا حقًا لبضع سنوات. على حد علمنا، J1120+0641 هو كائن متطرف، ولا يزال هناك تفسير محتمل لحجمه مطروحًا على الطاولة.
مجرات الكوازار هي مجرات. إنهم محاطون بسحابة ضخمة من الغاز والغبار تتساقط بأسرع ما يمكن. يؤدي الاحتكاك والجاذبية حول الثقب الأسود إلى تسخين المادة، مما يجعلها تتألق بشكل ساطع.
لكن السرعة التي يتغذى بها الثقب الأسود ليست غير محدودة. وبالتالي يتم تحديد الحد الأقصى للسعر الثابت حد إدينجتونأبعد من ذلك، تتألق المادة الساخنة بشكل مشرق للغاية ضغط الإشعاع أكبر من الجاذبيةلقد تخلصوا من المادة، ولم يتركوا شيئًا ليتغذى عليه الثقب الأسود.
الآن، يمكن للثقوب السوداء أن تدخل لفترة وجيزة في تراكم إدينغتون الفائق، حيث تضغط على أكبر قدر ممكن من المواد قبل أن يبدأ ضغط الإشعاع، متجاوزًا هذا الحد. وهذا أحد التفسيرات المحتملة للثقب الأسود الموجود في مركز J1120+. 0641، وبينما نرى المزيد منها، تكمن ثقوب سوداء أخرى فائقة الكتلة في بداية الكون.
احتاج علماء الفلك إلى بيانات ذات دقة كافية للبحث عن علامات تراكم إدينجتون الفائق ولإجراء تحليل مفصل للضوء بين النجوم، بحثًا عن التوقيعات المرتبطة بالعمليات المتطرفة. ولتحقيق هذا الهدف، كنا بحاجة إلى تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، وهو أقوى تلسكوب فضائي تم بناؤه على الإطلاق، وهو مُحسَّن للنظر إلى أبعد مسافة من المكان والزمان.
رصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي المجرة في أوائل عام 2023، وقام فريق بقيادة عالمة الفلك سارة بوسمان من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك في ألمانيا باستخلاص الضوء الذي جمعه لفهرسة خصائص المواد المحيطة بالثقب الأسود: ضواحي كبيرة متربة، و قرص مضيء يدور ويتغذى في الثقب الأسود.
يكشف التحليل أن الثقب الأسود يتغذى بشكل عرضي للغاية، فلا يوجد شيء في تراكمه يبدو مختلفًا بشكل كبير عن المجرات الزائفة الأخرى الأحدث.
أحد التفسيرات المحتملة لهذه الثقوب السوداء الهائلة هو أن الغبار الزائد دفع علماء الفلك إلى المبالغة في تقدير كتلتها. لا يوجد حتى الآن علامة على المزيد من الغبار.
وهذا يعني أن J1120+0641 هي كما تبدو تمامًا: مجرة كوازار عادية جدًا، ولا تضغط على المواد بمعدلات عالية جدًا مع ثقب أسود. كان الثقب الأسود وطريقة تغذيته ناضجين نسبيًا بحلول الوقت الذي رصدناه فيه خلال بضع مئات الملايين من السنين بعد الانفجار الكبير.
“بشكل عام، فإن الملاحظات الجديدة تزيد من الغموض: فالنجوم الزائفة المبكرة طبيعية بشكل صادم”. يقول بوسمان. “بغض النظر عن الأطوال الموجية التي نرصدها، فإن الكوازارات تبدو متشابهة تقريبًا في جميع عصور الكون.”
وهذا يعني أن تراكم إدينجتون الفائق ليس هو الحل لنمو الثقوب السوداء الضخمة الفوضوية في فجر التاريخ.
التفسير الرئيسي الآخر هو أن الثقوب السوداء تتشكل من “بذور” كبيرة جدًا في البداية. بدلًا من عملية بطيئة وتدريجية لشيء بحجم نجم، تقترح هذه النظرية أن الثقوب السوداء تتشكل من انهيار مواد أكبر بمئات الآلاف من المرات من الشمس، أو من نجوم ضخمة جدًا. النمو هو البداية.
وبينما نرى المزيد من هذه الكائنات العملاقة الكامنة في ضباب الكون المبكر، تبدو هذه الفكرة أقل غرابة وأشبه بتفسير أفضل لهذه الحقبة الغامضة من تاريخ كوننا.
تم نشر الأطروحة علم الفلك الطبيعي.
