يجد تلسكوب هابل الفضائي ثقبًا أسود بعيد المنال في مجموعة من النجوم: NPR

استخدم علماء الفلك تلسكوب هابل الفضائي للعثور على دليل على وجود ثقب أسود يبلغ حجمه حوالي 8000 مرة حجم شمسنا.

ما يجعل هذا الثقب الأسود مميزًا هو حجمه، ودرجته تقرير حول الاختراع في المجلة طبيعة.

إنه أكبر بكثير من الثقب الأسود المتنوع، وهو النوع الذي ينشأ عندما ينهار نجم ميت على نفسه. لكنه ليس بحجم الثقب الأسود الهائل الذي يكمن في مركز المجرات ويمكنه أن يضم مجموعة من مئات الآلاف وحتى الملايين من الشموس.

لقد بحث العلماء منذ فترة طويلة عن ثقوب سوداء متوسطة الحجم مثل هذا الثقب الجديد، لأن العثور عليها يمكن أن يسلط الضوء على الطرق التي لا تعد ولا تحصى لتشكل الثقوب السوداء ولماذا ينمو بعضها إلى وحوش فائقة الكتلة.

ومع ذلك، على الرغم من الجهود العديدة على مر السنين، لم يحالفهم الحظ في العثور على أمثلة قوية للثقوب السوداء في نطاق الحجم المتوسط، بما في ذلك الثقوب السوداء التي تتراوح كتلتها بين 100 إلى 100000 مرة كتلة الشمس.

“لذلك يتساءل الناس، هل من الصعب العثور عليهم لأنهم غير موجودين، أم أنه من الصعب العثور عليهم؟” هو يقول ماكسيميليان هابرلي معهد ماكس بلانك لعلم الفلك، هايدلبرج، ألمانيا.

وقد قرر هو وبعض زملائه مؤخرًا البحث عن واحد في مجموعة كبيرة ومشرقة من النجوم تسمى أوميغا سنتوري. تقع هذه السحابة الكروية الكثيفة المكونة من مليارات النجوم على بعد حوالي 17000 سنة ضوئية.

لا يمكن ملاحظة الثقوب السوداء بشكل مباشر لأن جاذبيتها تسحب كل شيء، بما في ذلك الضوء. لكن يمكن للباحثين معرفة ما إذا كانت جاذبية الثقب الأسود تؤثر على الأجسام القريبة، بما في ذلك النجوم.

وعلم الباحثون أن النجوم في هذا العنقود بالذات تتم مراقبتها بانتظام بواسطة تلسكوب هابل الفضائي، الذي يلتقط صوراً للجزء المركزي من العنقود كل عام.

يقول هيبرلي: “إن السبب الحقيقي وراء ذلك هو معايرة الأجهزة لأسباب فنية”.

وبينما استغرق التلسكوب أكثر من عقدين من عمليات الرصد عالية الجودة، تمكن هيبرل وزملاؤه من قياس حركات نجوم العنقود البالغ عددها 1.4 مليون نجم بدقة.

ويقول: “إن قائمة النجوم التي قمنا بقياس حركتها أكبر بكثير من المحاولات السابقة”، مضيفًا أن النجوم “جميعها تتحرك في اتجاهات عشوائية وتشبه سربًا من الحشرات”.

وفي النهاية، تمكن الباحثون من انتقاء سبعة نجوم في المركز كانت تتحرك بشكل أسرع بكثير من النجوم الأخرى. تتحرك هذه النجوم بسرعة كبيرة لدرجة أنها يجب أن تخرج من الكوكبة وتختفي إلى الأبد.

ويقول هيبرلي إن حقيقة وجودها عالقة في القلب، “تعني أن هناك شيئًا ما يجذبها بقوة الجاذبية حتى لا تفلت. والجسم الوحيد الذي يمكن أن يكون بهذه الضخامة هو ثقب أسود متوسط ​​الكتلة مع ما لا يقل عن 8000 كتلة شمسية.”

ويقول إنه من غير المرجح أن يكون حجم الثقب الأسود أكبر بـ 50 ألف مرة من حجم الشمس، لأنه لو كان الأمر كذلك، لكان العلماء يتوقعون أن يتأثر عدد أكبر من النجوم بجاذبية الثقب الأسود.

ويذكر ذلك من قبل إفادة إن العثور على ثقب أسود متوسط ​​الكتلة في هذه المجموعة قبل عام 2008 أمر مثير للجدل.

ويقول هذه المرة: “أعتقد أن أدلتنا أقوى بكثير” بسبب السنة الإضافية من البيانات.

علاوة على ذلك، تم بالفعل التخطيط لعمليات رصد مستقبلية باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، ويمكن لهذا التلسكوب القوي اكتشاف علامات تسخين الغاز أثناء سقوطه في ثقب أسود.

ويقول: “إنه أمر مثير للغاية، أليس كذلك؟ هذا هو الثقب الأسود الثاني الذي شهد نجومًا فردية تدور حول ثقب أسود”. جيني جرينعالم الفيزياء الفلكية في جامعة برينستون.

ويشير إلى أن ملاحظة مماثلة حائزة على جائزة نوبل وجدت أن النجوم تطير حول الثقب الأسود في مركز مجرتنا درب التبانة، وهو أكبر بأربعة ملايين مرة من شمسنا.

ويقول: “لذلك أعتقد أنه شيء كبير. وهو ثقب أسود منخفض الكتلة للغاية”.

لا أحد يعرف كيف يتشكل ثقب أسود بهذا الحجم.

أحد الاحتمالات هو أن الثقوب السوداء الأصغر حجمًا يمكن أن تندمج معًا لتصبح أكبر. هناك دليل على ذلك كشف اصطدمت موجات الجاذبية من الثقبين الأسودين، مما أدى إلى تكوين ثقب أسود يبلغ حجمه 150 مرة حجم الشمس.

هناك طريقة أخرى محتملة لنمو الثقوب السوداء متوسطة الحجم، مؤخرًا مُستَحسَن ووفقا لعلماء الفلك، يمكن أن تصطدم عدة نجوم في عنقود كثيف مثل أوميغا قنطورس وتصبح نجما ضخما. ثم ينهار النجم الهائل متحولا إلى ثقب أسود متوسط ​​الحجم.

إن فهم مكان وجود الثقوب السوداء متوسطة الحجم وكيفية نموها سيساعد العلماء على فهم الدور الذي يمكن أن تلعبه في تطور الثقوب السوداء الضخمة التي تقع في مركز المجرات.

يقول جرين إن الثقب الأسود المكتشف حديثًا “يخبرنا حقًا بمعلومات مهمة حول كيفية تشكل تلك الثقوب السوداء الهائلة ونموها في المقام الأول”.

يبدو أن مثل هذه الثقوب السوداء الهائلة ظهرت بشكل مفاجئ بعد وقت قصير من بداية الكون، أي بعد بضع مئات الملايين من السنين من الانفجار الكبير.

لقد حيرت الملاحظات الجديدة التي أجراها تلسكوب جيمس ويب الفضائي علماء الفلك بشأن كيفية نمو الثقب الأسود بهذه السرعة.

تقول غرين إنها قبل هذه الملاحظات، اعتقدت أن المجرات تنمو أولاً ثم تتشكل الثقوب السوداء في مراكزها. ويقول: “الآن، أنا أقل ثقة”. “لدينا الآن بعض الأدلة المذهلة على أن الثقوب السوداء نمت في وقت أبكر من مجراتها.”

يقول جرين إن الثقوب السوداء متوسطة الحجم الموجودة اليوم قد تكون بقايا عملية تكوين الثقب الأسود المبكرة، ويمكن أن توفر أدلة حول كيفية تشكلها.

ويقول: “نحتاج إلى أكثر من واحد للحصول على صورة كاملة في النهاية، لكن هذا يفتح الباب حقًا”.