إكتشاف ثُقب أسود جارٍ لنا بكتلة غير عادية.

حازم كويي

الحوار المتمدن-العدد: 8057 - 2024 / 8 / 2 - 14:21
المحور: الطب , والعلوم
    

ترجمة:حازم كويي


يملأ الثقب الاسود،الذي تبلغ كثافته 8200 كتلة شمسية،الفجوة التطورية بين الثقوب السوداء النجمية والثقوب السوداء الهائلة.
أظهرت النجوم سريعة الحركة للغاية في العنقود النجمي أوميغا سنتوري، والتي اكتشفتها دراسة جديدة، أنه في وسط العنقود النجمي، على بعد 17 ألف سنة ضوئية، يوجد ثقب أسود كتلته 8200 كتلة شمسية على الأقل. وكان وجود مثل هذه الثقوب السوداء متوسطة الكتلة يعتبر أمراً مُسلماً به في علم الفلك. ومع ذلك، لم تكن هناك ملاحظات موثوقة حول هذا الموضوع حتى الآن.
ويؤكد الاكتشاف أيضاً أن أوميغا سنتوري هي المنطقة الأساسية لمجرة إبتلعتها درب التبانة منذ مليارات السنين. وبدون نجومها الخارجية، لم يتطور قلب المجرة منذ ذلك الحين.
أوميغا سنتوري عبارة عن مجموعة مذهلة من حوالي عشرة ملايين نجم، يمكن رؤيتها كنقطة صغيرة في سماء الليل عند خطوط العرض الجنوبية. من خلال تلسكوب صغير، لا يبدو مختلفاً عن غيره من العناقيد الكروية: مجموعة كروية من النجوم كثيفة جداً باتجاه المركز بحيث يصبح من المستحيل التمييز بين النجوم الفردية. والآن تؤكد دراسة جديدة أجراها ماكسيميليان هابرلي من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك ما كان يُشتبه فيه علماء الفلك منذ فترة طويلة: يحتوي أوميغا سنتوري على ثقب أسود مركزي.
يعد الثقب الأسود أيضاً نوعاً من "الحلقة المفقودة" بين فئات الثقوب السوداء الأكثر دراسة: النجم الخفيف والثقوب السوداء فائقة الكتلة الأثقل بكثير. وهو في مرحلة متوسطة من التطور وهو أقل كتلة بكثير من الثقوب السوداء النموذجية الموجودة في مراكز المجرات. يبدو أن أوميغا سنتوري هو نواة مجرة صغيرة منفصلة توقف تطورها فجأة عندما إبتلعتها مجرة درب التبانة.
الثقوب السوداء ذات الكتل المختلفة
يعرف علم الفلك نطاقات كتلة مختلفة للثقوب السوداء. إن الثقوب السوداء النجمية التي تتراوح كتلتها بين كتلة واحدة إلى بضع عشرات من كتلة الشمس مفهومة جيداً نسبياً، وكذلك الثقوب السوداء فائقة الكتلة الموجودة في مراكز المجرات التي تبلغ كتلتها ملايين أو حتى مليارات الشموس. تفترض الصورة الحالية لتطور المجرات، أن المجرات الأولى كانت تحتوي على ثقوب سوداء مركزية متوسطة الحجم. ومع تطور المجرات، ونموها من خلال دمج مجرات أصغر (كما فعلت مجرتنا درب التبانة عدة مرات) أو الاندماج مع مجرات أكبر، كان من المفترض أيضاً أن تكتسب تلك الثقوب السوداء كتلة أكبر.
من الصعب العثور على ثقوب سوداء متوسطة الحجم في الكون اليوم. المجرات مثل مجرتنا درب التبانة "نمت" منذ فترة طويلة وتحتوي على ثقوب سوداء مركزية أكبر بكثير. المجرات التي ظلت صغيرة ("المجرات القزمة") يصعب بالفعل مراقبتها بشكل عام. ومع التكنولوجيا المتاحة حالياً، فإن رصد مناطقهم المركزية التي يمكنها إكتشاف الثقب الأسود المركزي في مثل هذه المجرات أمر صعب للغاية. لذلك، على الرغم من وجود بعض المرشحين الواعدين حتى الآن، إلا أنه لا يوجد دليل قاطع على وجود مثل هذا الثقب الأسود متوسط الحجم.
لقطة من تطور المجرة
ولذلك فإن أوميغا سنتوري شئ مُميز للغاية. باعتبارها قلب مجرة مستقلة سابقاً والتي إندمجت بعد ذلك مع مجرة درب التبانة وفقدت جميع النجوم باستثناء تلك الموجودة في المنطقة الأساسية، فإن أوميغا سنتوري سيكون نوعاً من اللقطات لتطور المجرة. ولن يكون هناك المزيد من عمليات الاندماج ولن تكون هناك فرصة لنمو الثقب الأسود المركزي. سيبقى الثقب الأسود بالحجم الذي كان عليه عندما ابتلعت مجرة درب التبانة أوميغا سنتوري، كالحلقة المفقودة بين الثقوب السوداء المبكرة منخفضة الكتلة والثقوب السوداء اللاحقة فائقة الكتلة.
قبل أن تتمكن من الجِدال بهذه الطريقة، عليك أولاً إثبات وجود الثقب الأسود المركزي في أوميغا سنتوري. وحتى الآن توجد أدلة على ذلك من نماذج واسعة النطاق لحركة النجوم في العنقود، لكن هذه النماذج تركت مجالاً للشك. قد لا يكون هناك ثقب أسود مركزي على الإطلاق.
عندما صممت نادين نيوماير، قائدة المجموعة في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك، وأنيل سيث من جامعة يوتا، مشروعاً بحثياً في عام 2019 لفهم أصول أوميغا سنتوري بشكل أفضل، أدركوا كيف تتغير مسألة الثقب الأسود المركزي للعنقود. يمكن التوضيح بشكل نهائي: إذا كان من الممكن تحديد النجوم سريعة الحركة مباشرة في المركز، فإنها لن تكون قادرة على إثبات وجود الثقب الأسود فحسب، بل أيضاً تحديد كتلته.
بدأ ماكسيميليان هابرلي، طالب الدكتوراه في معهد ماكس بلانك لعلم الفلك، البحث المُضني عن مثل هذه النجوم. لعب هابرلي دوراً أساسيًا في إنشاء كتالوك ضخم لحركات النجوم في أوميغا سنتوري. لقد حدد سرعات 1.4 مليون نجم باستخدام أكثر من 500 صورة أرشيفية من تلسكوب هابل الفضائي. لم يتم إنشاء معظم الصور لأغراض علمية، ولكن لمعايرة أدوات التلسكوب الفضائي. وبإلقاء نظرة متكررة على أوميغا سنتوري، فقد وفروا قاعدة البيانات المثالية للبحث.
يقول هابيرلي: "إن البحث عن النجوم السريعة وتوثيق حركتها كان بمثابة البحث عن إبرة في كومة قش، ولكن في النهاية، لم يكن لدى هابرلي فقط الكتالوك الأكثر إكتمالا لحركة النجوم في أوميغا سنتوري حتى الآن." لقد عُثر أيضاً على سبع إبر في كومة قش أرشيفه، سبعة نجوم سريعة الحركة في منطقة صغيرة في مركز أوميغا سنتوري.
عادة ما توجد النجوم سريعة الحركة بالقرب من تراكمات الكتلة المركزة. ومع ذلك، بالنسبة لنجم منفرد، من المستحيل تحديد ما إذا كان سريعاً، لأن الكتلة المركزية كبيرة أو لأنه قريب جداً من الكتلة المركزية - أو ما إذا كان هذا النجم يطير في خط مستقيم وبسرعة. ومع ذلك، باستخدام سبعة نجوم من هذا القبيل ذات سرعات وإتجاهات حركة مختلفة، تمكن هابرلي وزملاؤه من فصل التأثيرات المختلفة وتحديد أنه في مركز أوميغا سنتوري هناك كتلة تبلغ ما لا يقل عن 8200 كتلة شمسية. لا تظهر الصور أي جسم مرئي في الموقع المشتبه به لهذه الكتلة المركزية، تماماً كما هو متوقع بالنسبة للثقب الأسود.
وقد مكّن التحليل الأوسع هابيرلي من تحديد أكثر من مجرد سرعات نجومه السبعة عالية السرعة. كما قامت بتضييق نطاق موقع المنطقة الوسطى، التي يبلغ قطرها 3 أشهر ضوئية، في أوميغا سنتوري. كما أعطت الدراسة للباحثين يقيناً إحصائياً: النجم الوحيد السريع جداً قد لا ينتمي حتى إلى أوميغا سنتوري. من الممكن أن يكون نجماً خارج العنقود ويصادف أنه يمر خلف أو أمام مركز أوميغا سنتوري. ومع ذلك، فإن رصد سبعة من هذه النجوم لا يمكن أن يكون محض صدفة، ولا يترك مجالاً لتفسيرات أخرى سوى وجود ثقب أسود.
وأخيراً ، ثقب أسود متوسط الكتلة
يقول نيوماير: «في الدراسات السابقة للمناطق المركزية لأوميغا سنتوري، يمكن للمرء أن يتساءل بشكل نقدي: أين تقع النجوم عالية السرعة؟ والآن لدينا الجواب والتأكيد، وهو أن أوميغا سنتوري يحتوي بالفعل على ثقب أسود متوسط الحجم. على مسافة حوالي 18000 سنة ضوئية، هذا هو أقرب مثال معروف لثقب أسود هائل." (يقع الثقب الأسود الهائل في مركز درب التبانة على بعد حوالي 27000 سنة ضوئية من الأرض). لديه أفضل فرصة لإنهاء الجدل المستمر منذ عقود حول وجود ثقب أسود متوسط في أوميغا سنتوري. كما أنه يقدم أقوى دليل حتى الآن على وجود مثل هذه الثقوب السوداء المتوسطة بشكل عام.
بناءاً على النتائج التي توصلوا إليها، يُخطط نيوماير وهابرلي والفريق بأكمله لفحص مركز أوميغا سنتوري بمزيد من التفاصيل. لقد حصلوا بالفعل على وقت مراقبة باستخدام تلسكوب JWST الفضائي من أجل قياس حركة النجوم السريعة نحو الأرض أو بعيداً عنها (السرعات الشعاعية). باستخدام الأدوات الجديدة قيد الإنشاء حاليأً (GRAVITY+ على VLT التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي، وMICADO على التلسكوب الكبير جداً) وسيكون من الممكن تحديد مواقع النجوم بدقة أكبر بكثير مما هو الحال مع هابل. وعلى المدى الطويل، يرغب علماء الفلك في قياس تسارع حركة النجوم وإنحناء مدارات النجوم. ومع ذلك، فإن تتبع تلك النجوم على طول مدارها بأكمله، كما هو الحال في عمليات الرصد،والذين حازوا على جائزة نوبل، للنجوم حول الثقب الأسود في مركز درب التبانة، هو مشروع فلكي للأجيال. الكتلة السفلية للثقب الأسود في أوميغا سنتوري تعني مقاييس زمنية أكبر بعشر مرات من تلك الموجودة في مركز درب التبانة: فترات مدارية تزيد عن مائة عام.

https://www.youtube.com/watch?v=gmte1NSrv8E

أعتمدت المقالة على بحث لمعهد ماكس بلانك.

#حازم_كويي (هاشتاغ)      

---

اشترك في قناة ‫«الحوار المتمدن» على اليوتيوب
حوار مع الكاتب البحريني هشام عقيل حول الفكر الماركسي والتحديات التي يواجهها اليوم، اجرت الحوار: سوزان امين	حوار مع الكاتبة السودانية شادية عبد المنعم حول الصراع المسلح في السودان وتاثيراته على حياة الجماهير، اجرت الحوار: بيان بدل

كيف تدعم-ين الحوار المتمدن واليسار والعلمانية على الانترنت؟

تابعونا على:

الفيسبوك

التويتر

اليوتيوب

RSS

الانستغرام

لينكدإن

تيلكرام

بنترست

تمبلر

بلوكر

فليبورد

الموبايل

كيفية إشراك-إيصال مواضيعكم أو مواضيع تهمكم  إلى اكبر عدد ممكن من القراء والقارئات