عادة، تدور أخبار الثقب الأسود الأكثر إثارة حول أكبر وأسوأ وأعنف الفراغات التي يمكن أن نتخيلها. أنا أتحدث عن الثقوب السوداء الهائلة التي تبلغ كتلتها مليارات المرات من كتلة الشمس؛ تلك التي تسمى النجوم الزائفة والتي تلتهم المادة المحيطة وتقذف الفائض بقوة شديدة بحيث تخلق أنماطًا ضوئية تتفوق حتى على المجرات التي تعيش فيها. أنت تعرف تلك.
ومع ذلك، في يوم الخميس (7 مارس)، أصدر العلماء دراسة بمثابة تذكير: الثقوب السوداء الشريرة ليست الوحيدة التي تستحق التفكير فيها. بمساعدة تلسكوب جيمس ويب الفضائي الموثوق، حدد هذا الفريق مجموعة من تلك النجوم الزائفة المضيئة التي ليست هائلة بشكل مميز. لكي نكون واضحين، فهي ضخمة جدًا، لأنها لا تزال ثقوبًا سوداء فائقة الضخامة، لكنها ليست كذلك الذي – التي ضخم.
متعلق ب: اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي ثقبًا أسود هائلًا “أحمر للغاية” ينمو في الكون المبكر
باختصار، السبب وراء أهمية هذا الاكتشاف هو أن العلماء، لفترة طويلة، لم يكونوا متأكدين من كيفية وصول بعض تلك النجوم الزائفة إلى الأحجام العملاقة التي نلاحظها. نحن نعلم بوجود أشباه النجوم الضخمة بشكل محير للعقل، ولكن لا يزال من غير الواضح كيف تكتسب هذه النجوم الزائفة هذه المكانة ذات الكتلة المذهلة على وجه التحديد. حتى مع المستوى الكبير من المادة التي يمتصونها، يبدو الأمر كما لو أنه لم يمر وقت كافٍ حتى يصلوا إلى شكلهم النهائي. إذًا، هل يمكن لهذه النجوم الزائفة الصغيرة المكتشفة حديثًا أن تمثل مرحلة انتقالية من العملاقين، مما يسد فجوة طالما كان العلماء يأملون في سدها؟
يقول جوريت ماثي، المؤلف الرئيسي للدراسة والأستاذ المساعد في معهد العلوم والتكنولوجيا: “إحدى المشكلات المتعلقة بالكوازارات هي أن بعضها يبدو ضخمًا للغاية، وضخمًا جدًا نظرًا لعمر الكون الذي يتم فيه رصد الكوازارات”. تكنولوجيا النمسا، قال في أ إفادة. “نحن نسميها” الكوازارات الإشكالية “.
أسرار هائلة
تبدأ حياة هذه “الكوازارات الإشكالية” بموت النجوم الضخمة.
عندما يقترب نجم ضخم جدًا من نهاية حياته، تبدأ عمليات الاندماج النووي الجوهرية، والتي من خلالها يحول محتوى الهيدروجين إلى هيليوم، في التراجع. وفي نهاية المطاف، يتوقف هذا الاندماج الداخلي تمامًا. هذه قضية النجم الذي يرغب في محاربة قبضة الموت. وبمجرد انتهاء الاندماج، ينتهي أيضًا الضغط الخارجي الذي أبقى النجم مستقرًا ضد الدفع الداخلي لجاذبيته لملايين، وفي كثير من الأحيان مليارات السنين. وفي النهاية ينهار النجم على نفسه. يموت موتًا متفجرًا بمستعر أعظم، ويولد ثقب أسود.
وبعد ذلك، إذا بدأ هذا الثقب الأسود في التغذي بشكل نشط على المادة المحيطة به، فسيصبح في النهاية نجمًا زائفًا كبيرًا وسيئًا. ومع ذلك، هنا تكمن المشكلة. ماذا يحدث بينهما؟
وأوضح ماثي: “إذا اعتبرنا أن النجوم الزائفة تنشأ من انفجارات النجوم الضخمة – وأننا نعرف الحد الأقصى لمعدل نموها من القوانين العامة للفيزياء، فإن بعضها يبدو وكأنها نمت بشكل أسرع مما هو ممكن”. “إنه مثل النظر إلى طفل يبلغ من العمر خمس سنوات يبلغ طوله مترين [6.5 feet] طويل. هناك شيء لا يضيف.”
آها! وهنا يأتي دور اكتشاف الفريق الجديد للثقب الأسود متوسط الحجم. ربما تمثل هذه النجوم الزائفة الأصغر الجزء المفقود من الجدول الزمني الإشكالي للكوازار.
“الثقوب السوداء و [supermassive black holes] ربما هي الأشياء الأكثر إثارة للاهتمام في الكون. من الصعب أن أشرح سبب وجودهم هناك، لكنهم موجودون هناك. وقال ماثي: “نأمل أن يساعدنا هذا العمل في رفع أحد أكبر حجاب الغموض حول الكون”.
اتبع النقاط الحمراء
من الناحية السينمائية تمامًا، يقول الباحثون إن تلسكوب جيمس ويب الفضائي حدد الأشياء – التي يطلق عليها الفريق اسم “الكوازارات الصغيرة” – على شكل عدة نقاط حمراء صغيرة.
“في حين أن “الكوازارات الإشكالية” زرقاء اللون، ومشرقة للغاية وتصل كتلتها إلى مليارات المرات من كتلة الشمس، فإن النقاط الحمراء الصغيرة تشبه إلى حد كبير “الكوازارات الصغيرة”. وقال ماثي إن كتلتها تتراوح بين 10 و100 مليون كتلة شمسية. “كما أنها تظهر باللون الأحمر لأنها مغبرة. الغبار يحجب الثقوب السوداء ويحمر الألوان.”
من المهم أيضًا ملاحظة أن الفريق يعرف أن هذه الثقوب السوداء المرصودة هي بالفعل نجوم زائفة – أي أنها تتغذى بنشاط (أو على الأقل ستفعل ذلك) – بسبب الصبغة الحمراء أيضًا. يوضح الباحثون أن أهدافهم تنبعث منها ما يُعرف باسم “خطوط الانبعاث الطيفي Hα” ذات “خطوط عريضة”. ويقولون إن هذه الخطوط الطيفية تنطلق عندما يتم تسخين ذرات الهيدروجين؛ يمكن لعرض الخطوط أيضًا تتبع حركة الغاز. كلما كانت قاعدة الخط أوسع، زادت سرعة الغاز.
“وهكذا، تخبرنا هذه الأطياف أننا ننظر إلى سحابة غازية صغيرة جدًا تتحرك بسرعة كبيرة وتدور حول شيء ضخم جدًا مثل مجرة [supermassive black hole]”، قال ماثي.
قصص ذات الصلة
– ربما يكون تلسكوب جيمس ويب الفضائي قد عثر على بعض النجوم الأولى
– تشمل أهداف تلسكوب جيمس ويب الفضائي خلال العام المقبل الثقوب السوداء والأقمار الخارجية والطاقة المظلمة والمزيد
– يكشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي كيف أن الانفجارات الإشعاعية النجمية تعيق ولادة الكوكب
الخطوة الطبيعية التالية للفريق هي دراسة هذه الكوازارات الصغيرة بمزيد من التفصيل، ومحاولة ربطها حقًا بأخيها الكوازارات الكبيرة التي تسببت في معضلة لحسابات أسلاف الثقب الأسود للعلماء. والأفضل من ذلك هو أن الفريق متحمس جدًا بشكل عام لمجموعات البيانات التي التقطها تلسكوب جيمس ويب الفضائي للمنطقة في الفضاء الذي فحصه. إحدى عمليات التعاون وراء البيانات، والتي أُطلق عليها اسم EIGER أي “مجرات خط الانبعاث والغاز بين المجرات في عصر إعادة التأين”، لم تكن مصممة حتى للعثور على النقاط الحمراء التي عثرت عليها. قال ماثي: “لقد عثرنا عليهم بالصدفة”.
“إذا رفعت إصبع السبابة ومددت ذراعك بالكامل، فإن المنطقة التي استكشفناها من السماء ليلاً تعادل تقريبًا جزءًا من عشرين من سطح ظفرك. وحتى الآن، ربما لم نقم إلا بخدش السطح.”
نُشرت ورقة بحثية عن هذا الاكتشاف في شهر مارس. 7 في مجلة الفيزياء الفلكية.