تلسكوب جيمس ويب الفضائي يرصد أبعد اندماج لثقب أسود
مصر:إيهاب محمد زايد
من خلال 13 مليار سنة ضوئية عبر خليج المكان والزمان، ألقينا للتو لمحة عن أبعد اندماج ثقب أسود تم اكتشافه حتى الآن.
باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، اكتشف فريق دولي من علماء الفلك ثقبين أسودين هائلين، والمجرات المصاحبة لهما، يجتمعان معًا في تصادم كوني هائل، بعد 740 مليون سنة فقط من الانفجار الكبير.
يمكن أن يكون هذا الاكتشاف دليلًا يساعدنا على معرفة مصدر الثقوب السوداء الهائلة، وكيف نمت إلى هذا الحد الكبير، في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون.
تقول عالمة الفلك هانا أوبلر من جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة: “تشير النتائج التي توصلنا إليها إلى أن الاندماج هو طريق مهم يمكن أن تنمو من خلاله الثقوب السوداء بسرعة، حتى عند الفجر الكوني”.
“جنبًا إلى جنب مع اكتشافات ويب الأخرى حول الثقوب السوداء النشطة والضخمة في الكون البعيد، تظهر نتائجنا أيضًا أن الثقوب السوداء الضخمة كانت تشكل تطور المجرات منذ البداية.”
موقع ZS7 في مسح JWST. (ESA/Webb، NASA، CSA، J. Dunlop، D. Magee، P. G. Pérez-González، H. Übler، R. Maiolino، et al)
الثقوب السوداء مليئة بالأسرار، وأحد أروعها هو أصل الثقوب السوداء. يمكن تفسير النجوم الأصغر حجمًا، التي تصل كتلتها إلى حوالي 65 مرة كتلة الشمس، بالانهيار المستعر الأعظم والانهيار الأساسي للنجوم الضخمة؛ يمكن تفسير النجوم الأكبر حجمًا من خلال اصطدامات واندماجات هذه النوى النجمية المنهارة.
من الناحية النظرية، يمكن للثقوب السوداء الهائلة، التي تبلغ كتلتها ملايين إلى مليارات المرات كتلة الشمس، أن تنمو بهذه الطريقة، من خلال سلسلة من الاصطدامات الهرمية بين الثقوب السوداء الأكبر والأكبر، لكن هذه العملية يجب أن تستغرق وقتًا طويلاً.
إحدى المشاكل هي أننا رأينا ثقوبًا سوداء كبيرة جدًا في بداية الكون، ومن المبكر جدًا أن يتوفر لها الوقت الكافي للنمو بهذا المسار البطيء.
الحل المحتمل هو أن “البذور” الأولية التي تشكلت منها الثقوب السوداء كانت ضخمة في البداية. ولكن حتى لو كان هذا هو الحال (الذي يبدو محتملًا بشكل متزايد)، فمن المحتمل أيضًا أن الاصطدامات والاندماجات لعبت دورًا في نمو هذه الثقوب السوداء إلى أحجام أكبر.
إحدى مهام تلسكوب جيمس ويب الفضائي هي مساعدتنا في معرفة كيفية تشكل الكون في أعقاب الانفجار الكبير، وذلك باستخدام قدراته القوية للأشعة تحت الحمراء للنظر في الفجر الكوني (أول مليار سنة بعد ظهور الكون) بأعلى دقة حتى الآن. . وأحد الأشياء التي كان علماء الفلك وعلماء الكون يبحثون عنها على وجه التحديد هي الثقوب السوداء الهائلة.
خلال إحدى عمليات المسح، التقطت زوجًا من المجرات في مسار تصادمي، وهو النظام المعروف الآن باسم ZS7. يوجد في وسط كل مجرة ثقب أسود هائل. وينمو كلا الثقبين الأسودين بشكل نشط، وهي عملية تتسبب في اشتعال الغبار والغاز المتدفق حولهما بالضوء.
يقول أوبلر: “لقد وجدنا دليلاً على وجود غاز كثيف للغاية ذو حركات سريعة بالقرب من الثقب الأسود، بالإضافة إلى غاز ساخن وعالي التأين مضاء بالإشعاع النشط الذي تنتجه عادةً الثقوب السوداء في حلقات تراكمها”.
“بفضل الدقة غير المسبوقة لقدرات التصوير، سمح ويب أيضًا لفريقنا بالفصل المكاني بين الثقبين الأسودين.”
وتمكن الباحثون من تحديد أن أحد الثقوب السوداء يبلغ حوالي 50 مليون كتلة شمسية. والآخر كان أقل قابلية للقياس، لأن الغاز والغبار المحيط به كانا كثيفين بشكل لا يصدق، ولكن من المحتمل أن يكون لهما كتلة مماثلة.
لقد رأينا أنظمة دمج أخرى مماثلة لاحقًا في الكون؛ في الواقع، يُعتقد أن عمليات الاندماج جزء مهم إلى حد ما من نمو المجرة. لكن اكتشاف مثل هذا النموذج المبكر يوضح أن النموذج الذي يشتمل على كل من عمليات الاندماج وبذور الثقب الأسود الأكبر حجمًا في المقام الأول هو نموذج معقول للغاية بالفعل.
يُعتقد أن مثل هذه الاندماجات الضخمة تنتج طنينًا مستمرًا من موجات الجاذبية التي يتردد صداها في جميع أنحاء الكون.
إن الأطوال الموجية لهذا الطنانة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن اكتشافها باستخدام أدوات موجات الجاذبية الحالية (على الرغم من أننا ربما اكتشفناها باستخدام النجوم النابضة)، ولكن من خلال تحديد عمليات الاندماج الجارية عبر العصور الكونية المختلفة، يمكن للعلماء تقدير معدل حدوثها بشكل أفضل، ومدى تأثيرها. المساهمة في الهمهمة العالمية.
وكتب الباحثون: “تقدم ملاحظاتنا دليلاً واضحًا وقويًا على وجود ثقب أسود ضخم متورط في اندماج مع مجرة أخرى، ومن المحتمل أن يستضيف ثقبًا أسودًا آخر متراكمًا، عند z = 7.15، بعد 740 مليون سنة فقط من الانفجار الكبير”.
“بشكل عام، يبدو أن نتائجنا تدعم سيناريو اندماج وشيك للثقب الأسود الضخم في بداية الكون، مما يسلط الضوء على هذا كقناة مهمة إضافية للنمو المبكر للثقوب السوداء. وإلى جانب النتائج الحديثة الأخرى في الأدبيات، يشير هذا إلى أن الثقوب السوداء الضخمة إن اندماج الثقب الأسود في الكون البعيد أمر شائع.”
وقد تم نشر البحث في مجلة N الشهرية إشعارات الجمعية الفلكية الملكية.
