بقلم ويل دنهام
واشنطن (رويترز) – يوجد في قلب مجرتنا درب التبانة ثقب أسود هائل تبلغ كتلته نحو أربعة ملايين مرة كتلة الشمس يسمى “القوس أ*”. في الواقع، هذه الأجسام، التي تزداد كتلتها بمرور الوقت عن طريق تناول المواد التي تتجول بالقرب من بعضها البعض، تتواجد في مركز معظم المجرات.
ولكن منذ أن تم تشغيل تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا في عام 2022، تفاجأ علماء الفلك بإيجاد ثقوب سوداء فائقة الكتلة تسكن الكون المبكر، في وقت أبكر مما كانوا يعتقدون أنه ممكن بالنظر إلى الوقت اللازم لجمع مثل هذه الكتلة الكبيرة. توفر الملاحظات الجديدة لأحد هذه الثقوب السوداء البدائية نظرة ثاقبة حول كيفية حدوث ذلك، من خلال حلقات من النمو الفائق.
الثقوب السوداء هي أجسام كثيفة للغاية ولها جاذبية قوية لدرجة أنه حتى الضوء لا يمكنه الإفلات منها. وبفضل جاذبيتها الهائلة، تنمو كتلتها عن طريق امتصاص مواد مثل الغاز والغبار والنجوم، مما يؤسف له أن تبتعد بالقرب منها.
وقال عالم الفلك هيوون سوه من مرصد الجوزاء الدولي في هاواي ومختبر NOIRLab التابع لمؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية، والمؤلف الرئيسي للدراسة التي نشرت في دورية “إن وجود ثقوب سوداء فائقة الكتلة في الكون المبكر يتحدى نماذجنا الحالية لتكوين الثقوب السوداء ونموها”. مجلة علم الفلك الطبيعة.
تتضمن ملاحظات ويب الجديدة ثقبًا أسود هائلًا يسمى LID-568 كان موجودًا عندما كان عمر الكون حوالي 11% من عمره الحالي، أي بعد حوالي 1.5 مليار سنة من حدث الانفجار الكبير قبل 13.8 مليار سنة والذي أدى إلى نشوء الكون. تبلغ كتلة LID-568 كتلة الشمس بحوالي 10 ملايين مرة، أي 2-1/2 ضعف كتلة برج القوس A*. ولم يحدد الباحثون بعد كتلة مجرته الأصلية.
وقد لوحظ أن LID-568 يكتسب كتلة بوتيرة أسرع مما كان يعتقد في السابق. أظهر ويب أنه بناءً على إنتاجه النشط المرصود، بدا أن LID-568 يستهلك مادة متساقطة – تُعرف باسم التراكم – بأكثر من 40 مرة من الحد الأقصى المفترض، الذي يسمى حد إدينجتون، لمثل هذا النشاط.
وقال عالم الفلك: “إن حد إدينغتون هو الحد النظري للحد الأقصى من الطاقة التي يمكن أن ينتجها الثقب الأسود من خلال عملية التراكم. ويفترض هذا الحد النظري أن القوة الخارجية الناتجة عن الإشعاع الناتج أثناء عملية التراكم تعادل جاذبية المادة الساقطة”. والمؤلفة المشاركة في الدراسة جوليا شارواشتر من مرصد الجوزاء وNOIRLab.
يُعتقد أن هذه الثقوب السوداء البدائية قد نشأت بإحدى طريقتين، إما بعد الموت الانفجاري للجيل الأول من نجوم الكون أو من خلال انهيار سحب كبيرة من الغاز كانت موجودة في الكون المبكر.
وقال سوه: “يشير اكتشاف LID-568 إلى أن جزءًا كبيرًا من نمو الكتلة يمكن أن يحدث خلال حلقة واحدة من التراكم السريع. وهذا يمكن أن يساعد في تفسير كيفية تشكل الثقوب السوداء الهائلة في وقت مبكر جدًا في الكون، بغض النظر عن كيفية نشأتها”.
وأضاف سوه: “حتى الآن، نفتقر إلى تأكيد رصدي لكيفية نمو هذه الثقوب السوداء بهذه السرعة في بداية الكون”.
من العلامات الرئيسية لتزايد الثقب الأسود الهائل هو انبعاث الأشعة السينية والإشعاع الكهرومغناطيسي عالي الطاقة بأطوال موجية قصيرة جدًا. المواد التي تدور حول ثقب أسود هائل قبل أن يتم استهلاكها تكون شديدة الحرارة وتتوهج بقوة في أطوال موجات الأشعة السينية. اكتشف الباحثون لأول مرة LID-568 باستخدام مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا، ثم قاموا بدراسته عن كثب باستخدام قدرات مراقبة الأشعة تحت الحمراء الخاصة بـ Webb.
تشير ملاحظات ويب إلى وجود نوع من الآلية التي يمكن من خلالها للثقب الأسود أن يلتهم المواد بوتيرة أسرع مما كان يعتقد سابقًا.
وقال سوه: “إن LID-568 رائع بسبب معدل نموه الهائل وحقيقة وجوده في وقت مبكر جدًا من الكون”. “لا نعرف حتى الآن كيف يمكن لـ LID-568 أن يتجاوز حد إدينغتون. لمزيد من التحقيق، نحتاج إلى المزيد من البيانات، لذلك نخطط لإجراء ملاحظات متابعة مع ويب.”
(تقرير بقلم ويل دونهام، تحرير روزالبا أوبراين)