هذا الاكتشاف هو واحد من الثقوب السوداء متوسطة الكتلة الوحيدة المؤكدة التي تعيش في جسم نادر بنفس القدر يسمى نواة منخفضة الكتلة تمت إزالتها.
اكتشف علماء الفلك أ الثقب الأسود على عكس البقية. عند مائة ألف كتلة شمسية ، فهي أصغر من الثقوب السوداء التي نجدها في مراكز المجرات ، لكنها أكبر من الثقوب السوداء التي تولد عندما تنفجر النجوم. إنه أحد الثقوب السوداء الوحيدة ذات الكتلة المتوسطة التي سعى إليها علماء الفلك منذ فترة طويلة.
“لدينا ثقوب سوداء نجمية أكبر بمئة مرة من شمسنا وثقوب سوداء هائلة في مراكز المجرات أكبر بملايين المرات من شمسنا ، لكنها ليست كذلك. أنيل سيث ، أحد كبار المؤلفين الذي شارك في الدراسة ، قال:” هذا الاكتشاف يملأ الفراغ “.
مجرة المرأة المسلسلة ، أو M31 ، هي أكبر جار في مجرتنا درب التبانة. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
الثقب الأسود مخفي داخل مجرة B023-G078 الكبيرة في أقرب مجرة ، المرأة المسلسلة. اعتبر الباحثون عنقودًا كرويًا لفترة طويلة أن B023-G078 عبارة عن نواة مقطوعة الرأس. النوى المقطوعة هي بقايا مجرات صغيرة سقطت كبيرة ونجومها الخارجية أزيلت عن طريق الجاذبية. ما تبقى هو نواة صغيرة كثيفة تدور حول مجرة كبيرة وثقب أسود في وسط تلك النواة.
قالت رينوكا بيشيتي ، المؤلفة الرئيسية في جون مورس: “في السابق ، وجدنا ثقوبًا سوداء أكبر من B023-G078 داخل أجنة تمت إزالتها ضخمة. نحن نعلم أن الأجنة التي تمت إزالتها ذات الكتلة المنخفضة يجب أن تحتوي على ثقوب سوداء أصغر ، ولكن لا يوجد دليل مباشر”. بدأت جامعة ليفربول في الولايات المتحدة البحث في الوقت الحاضر. “أعتقد أنه جميل. من الواضح أننا وجدنا أخيرًا أحد هذه الأشياء.
ال كانت الدراسة تم إصداره في 11 كانون الثاني (يناير) 2022 مجلة الفيزياء الفلكية.
تُظهر اللوحة اليسرى صورة واسعة النطاق لـ M31 مع صندوق أحمر وإطار داخلي يوضح موقع وصورة B023-G78 حيث تم العثور على الثقب الأسود. الائتمان: Iván Éder ، https://www.astroeder.com/ ؛ HST ACS / HRC
عقود من التكهنات
يُعرف B023-G078 بالعنقود الكروي الهائل – وهو مجموعة كروية من النجوم مرتبطة بشدة بالجاذبية. ومع ذلك ، كانت هناك ملاحظة واحدة فقط للجسم تحدد كتلته الإجمالية ، حوالي 6.2 مليون كتلة شمسية. لسنوات ، كان لدى سيث شعور بأنه شيء آخر.
“كنت أعرف أن B023-G078 كان أحد أكبر الأجسام في أندروميدا ، وأعتقد أنه قد يكون مرشحًا لنواة تمت إزالتها. لكننا احتجنا إلى بيانات لإثبات ذلك. لقد طبقنا على تلسكوبات مختلفة لسنوات عديدة من أجل الحصول على المزيد من الملاحظات ، وقد فشلت مقترحاتي دائمًا “. سعيد سيث. “عندما اكتشفنا ثقبًا أسودًا ضخمًا داخل الجنين الذي تمت إزالته في عام 2014 ، منحنا مختبر الجوزاء الفرصة لاستكشاف هذه الفكرة.”
مع بيانات التتبع الجديدة والصور من Gemini Labs تلسكوب هابل الفضائيقام كل من Bechetti و Seth وفريقهم بحساب كيفية توزيع الكتلة داخل كائن عن طريق نمذجة المظهر الجانبي للضوء للكائن. تحتوي الكتلة الكروية على ملف تعريف ضوئي مميز ، والذي له نفس شكل المناطق الخارجية بالقرب من المركز. B023-G078 مختلف. الضوء في المركز دائري ، ثم تتحرك اللوحة للخارج. يتغير التركيب الكيميائي للنجوم أيضًا ، حيث تحتوي النجوم في المركز على مكونات أثقل من تلك الأقرب إلى حافة المادة.
“المجرات العالمية تتشكل بشكل أساسي في وقت واحد. في المقابل ، قد تحتوي هذه النوى التي تمت إزالتها على فصول متكررة ، حيث يسقط الغاز في مركز المجرة ويشكل النجوم. وقد يتم سحب المجرات الأخرى إلى المركز بواسطة قوى الجاذبية للمجرة” ، سيث قال. “إنه نوع من الأماكن التي تتراكم فيها مجموعة متنوعة من الأشياء ، لذا فإن النجوم في النوى المنفصلة أكثر تعقيدًا من الحشود الكروية ، وهو ما رأيناه في B023-G078.
استخدم الباحثون التوزيع الشامل للجسم للتنبؤ بمدى سرعة تحرك النجوم داخل العنقود ومقارنتها ببياناتهم. كانت النجوم عالية السرعة تدور حول المركز. عندما قاموا بإنشاء نموذج بدون إضافة ثقب أسود ، كانت النجوم في المركز أبطأ بكثير مقارنة بملاحظاتهم. عندما أضافوا الثقب الأسود ، اكتسبوا سرعة تطابق البيانات. يضيف الثقب الأسود دليلاً على أن هذه المادة عبارة عن نواة تمت إزالتها.
وقال البشتي “السرعات النجمية التي نتلقاها تقدم دليلا مباشرا على وجود نوع من الكتلة المظلمة في المركز.” “العناقيد الكروية من الصعب جدًا تكوين ثقوب سوداء كبيرة. ولكن إذا كانت في النواة المنزوعة ، فلا بد من وجود ثقب أسود بالفعل ، وهو بقايا مجرة صغيرة سقطت في مجرة كبيرة.
يأمل الباحثون في رصد المزيد من النوى المستبعدة والتي قد تحتوي على ثقوب سوداء متوسطة الكتلة أكبر. هذه فرصة لمعرفة المزيد عن تعداد الثقوب السوداء في مراكز المجرات منخفضة الكتلة وكيف تتشكل المجرات من كتل بناء أصغر.
قال سيث: “نعلم أن المجرات الكبيرة تتكون عادة من اندماج المجرات الأصغر ، لكن هذه النوى التي تمت إزالتها تسمح لنا بفهم تفاصيل تلك التفاعلات السابقة”.
ملحوظة: “كشف 100،000 م⁇ رينوكا بيشيتي ، أنيل سيث ، سيباستيان كامان ، نيلسون كالدويل ، جاي ستروتر ، مارك تينبروك ، نورا لويس جيندورف ، نادين نيوماير ، وكارينا فوغل 201 21 يناير ، 2018 مجلة الفيزياء الفلكية.
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac339f
ومن بين أعضاء هيئة التدريس الآخرين سيباستيان كامان من جامعة جون مورس في ليفربول ؛ نيلسون كالدويل ، مركز هارفارد سميثسونيان لعلم الفلك ؛ جاي سترادر ، جامعة ولاية ميشيغان ؛ مارك دينبروك ، معهد لايبنيز للفيزياء الفلكية Botstam ؛ نورا لوتزجيندورف ، وكالة الفضاء الأوروبية ؛ نادين نيوماير، معهد ماكس بلانك لعلم الفلك؛ وكارينا فوغل ، مرصد الفلك في ستراسبورغ.
