عند الشراء من خلال روابط على مقالاتنا ، قد يكسب المستقبل وشركاء المشاركة في العمولة.
الرئيسي “توضيح لخزانة سوداء ذات قلة أسود فائقة الثقب يكتنفها الغبار. أقحم اليسار: توضيح تلسكوب جيمس ويب للفضاء. أقحم اليمين: صورة من تلسكوب سوبارو.
باستخدام مزيج قوي من تلسكوب سوبارو وتلسكوب جيمس ويب للفضاء (JWST) ، اكتشف علماء الفلك سبعة من الكوازارات التي تعمل بالثقب الأسود الفائقة التي تحيط بها الغبار التي كانت موجودة عندما كان الكون أقل من مليار سنة.
إن الثقوب السوداء الفائقة التي تستهلك كميات هائلة من المادة وتسمع مثل الكوازارات المشرقة أثناء إخفائها في السحب السميكة من الغبار ، يُشتبه منذ فترة طويلة في وجودها في فترة مبكرة في الكون البالغ من العمر 13.8 مليار شخص يسمى “الفجر الكوني” ، ولكن أثبت أنه بعيد المنال بشكل محبط.
هذا هو الكشف الأول عن الكوازارات المخفية ولكن المشرق في الكون المبكر. وقال الباحثون إن هذا يشير إلى أن الكوازارات يمكن أن يكون في الواقع مرتين في الفجر الكوني كما كان مشتبه به سابقًا.
وقال زعيم الفريق يوشيكي ماتسويوكا من جامعة إيهمي في اليابان في بيان “هذا الاكتشاف لم يكن ممكنا إلا مع مزيج فريد من اثنين من التلسكوبات القوية.”
وأضاف Matsuoka: “لقد سمح لنا المسح الواسع والحسس في Subaru Telescope باكتشاف المجرات النادرة المضيئة ، وتمكنت JWST من التقاط ضوء الأشعة تحت الحمراء الخافت من الكوازارات المخفية”. “هذا يوضح مدى فعالية نهج” اكتشاف مع تلسكوب سوبارو ، استكشاف مع JWST “.”
الكوازارات في الفجر الكوني
الثقوب السوداء الفائقة مع الجماهير ملايين أو مليارات المرات التي تجلس فيها الشمس في قلب جميع المجرات في الكون الحديث. ليس كل هذه الثقوب السوداء متساوية ، ولكن. البعض ، مثل الثقب الأسود الفائق في قلب درب التبانة ، القوس A* (SGR A*) ، هادئ لأنهم لا يتغذى على المادة المحيطة بهم.
يستهلك البعض الآخر مسألة جشع تحيط بهم في سحابة مسطحة ودورة تسمى قرص التراكم. تؤدي الجاذبية الهائلة لهذه الثقوب السوداء إلى قوى المد في هذه المادة التي تولد احتكاكًا مكثفًا وتسخين الغاز والغبار في القرص إلى درجات حرارة كبيرة مثل ملايين الدرجات. وفي الوقت نفسه ، يتم توجيه المادة في القرص إلى أعمدة الثقب الأسود الفائق من خلال حقول مغناطيسية قوية ، حيث يتم تفجيرها على أنها قريبة من الإضاءة.
كل من هذه العمليتين تشع كميات واسعة من الطاقة عبر الطيف الكهرومغناطيسي الذي يبدو لعلماء الفلك من مسافات كبيرة مثل الكوازارات.
انطباع الفنان عن المحرك المركزي لكوازار – قرص التراكم حول ثقب أسود فائق ، وطائرة من الجسيمات التي يتم تفجيرها بسرعة الضوء تقريبًا. | الائتمان: NASA/ESA/CSA/Joseph Olmsted (STSCI)
بالنظر إلى مدى تطرف الكوازارات والعنف ، فليس من المستغرب أن يُعتقد أن هذه الثقوب السوداء الفائقة قد لعبت دورًا حيويًا في تشكيل المجرات ، وبالتالي في تطور الكون. ومع ذلك ، لا يزال هناك بعض الغموض المحيط بتكوين ثقوب سوداء في وقت مبكر قبل أن يبلغ الكون مليار سنة.
وهكذا ، كان علماء الفلك يبحثون بجد بسبب الكوازارات التي كانت موجودة خلال الفجر الكوني ، وهي فترة تدوم من حوالي 50 مليون إلى مليار سنة بعد الانفجار الكبير ، عندما يُعتقد أن النجوم والمجرات الأولى قد تشكلت. إذا كان هناك عدد كبير من السكان من الثقوب السوداء الفائقة في هذا الوقت ، فإن العلماء يفكرون في أن يكونوا قد تشكلوا بشكل متكرر وعلى نطاق واسع ، نتيجة لوفاة نجوم الجيل الأول ، تمامًا كما تتشكل الثقوب السوداء في الكتلة النجمية اليوم.
ومع ذلك ، إذا كان عدد الثقوب السوداء الفائقة منخفضة في الفجر الكوني ، فإن الباحثين ينظرون إلى أن هذه العمالقة الكونية لم تشكل إلا في ظروف خاصة ، ربما من الانهيار المباشر للغيوم الشاسعة من الغاز والغبار.
يجب أن يجعل سطوع الكوازار هذه الثقوب السوداء الفائقة واضحة حتى على مسافات شاسعة ، وبالفعل ، استخدم الفريق الذي يقف وراء البحث الجديد تلسكوب سوبارو لاكتشاف أكثر من 200 شبه. ومع ذلك ، هناك عقبة: عادة ما يتم رصد الكوازارات من خلال انبعاثات الأشعة فوق البنفسجية ، ولكن الغبار الكوني هو امتصاص جيد جدًا لهذا النوع من الإشعاع.
هذا يعني أن الانبعاثات الناتجة عن الكوازارات التي تكتنفها بشدة قد تصل إلينا ، مما يعني أن الكوازارات التي نكتشفها ليست سوى جزء صغير من الثقوب السوداء الفائقة التغذية التي كانت موجودة في الفجر الكوني.
رسم بياني يوضح كيف يمكن للضوء من الكوازارات المغطاة بالغبار الوصول إلى الأرض | الائتمان: Yoshiki Matsuoka/Naoj
من المحتمل أن يكتشف هذه الكوازارات المخفية ، تحول هذا الفريق إلى استطلاع أجري مع أداة Hyper Suprime-Cam في تلسكوب سوبارو (HSC-SSP) ، ويبحث عن مجرات مشرقة للغاية تظهر علامات على انبعاثات عالية الطاقة ولكنها تفتقر إلى بصمات الأصابع من الكوازارات.
مع JWST ، يمكنهم فحص هذه المجرات في الأشعة تحت الحمراء ، والتي تركت تلك المجرات كضوء مرئي (ولكن تم تمديده بعد ذلك إلى أطوال موجية أطول) ، مما يمكّنها من الأقران من خلال السحب الممتلة على ضوء الأشعة فوق البنفسجية. باستخدام Spectrograph القريب من الأشعة تحت الحمراء (NIRSPEC) ، درس JWST 11 من أكثر المجرات المضيئة التي شملها تلسكوب سوبارو بين يوليو 2023 وأكتوبر 2024.
أظهرت سبعة من هذه المجرات علامات واضحة على وجود شبه ، مما يؤكد أول كوازارات مضيئة من الغبار المكتشفة في الفجر الكوني.
المجرات الـ 11 التي درستها JWST ، والتي أظهرت Sevem منها علامات telltale من quasar الغبار. | الائتمان: Yoshiki Matsuoka/Naoj/Nasa
عند فحص الضوء أو “الأطياف” من هذه المجرات ، قرر الفريق أن الكوازارات تنبعث منها الطاقة المكافئة لعدة تريليونات الشمس ويتم تشغيلها عن طريق تغذية الثقوب السوداء الفائقة مع كتل مليارات المرات من نجمنا. هذه الخصائص تشبه تلك التي لم يتم اكتشافها من قبل الكوازارات التي سبق اكتشافها في الفجر الكوني.
اكتشف الباحثون أيضًا أن الغبار المحيط بهذه الكوازارات يمتص حوالي 99.9 ٪ من الضوء فوق البنفسجي الذي ينبعث منه و 70 ٪ من الضوء المرئي الذي ينبعث منه. وبالتالي ، فلا عجب أن هؤلاء جبابرة الكونية ظلوا مخفيين بشكل فعال.
يشير عدد الكوازارات على منطقة المساحة التي فحصها الفريق إلى أن عدد سكان الكوازارات المحمولة يشبه عدادات الكوازارات غير المتوفرة. وهكذا ، يحسب الفريق عدد سكان الكوازارات في الفجر الكوني لتكون حول ما تم تقديره سابقًا.
القصص ذات الصلة:
– Telescope James Webb Space (JWST) – دليل كامل
– يرى علماء الفلك أن النجوم الأولى تبدد الظلام منذ 13 مليار سنة في “الفجر الكوني”
– هرب هذا النجم من قبضة العنف الأسود الفائقة – ثم عاد للجولة 2
يعتزم الفريق الآن زيادة دراسة هذه الكوازارات الغامضة لتحديد سبب اختلاف بيئاتها تمامًا عن تلك الموجودة في الكوازارات غير المحببة. كما أنها تعتزم البحث عن المزيد من الثقوب السوداء التي تكتنفها في عينة أوسع من المجرات التي كانت موجودة في الحقبة المبكرة من الكون.
يقول الباحثون إن مثل هذا العمل لديه القدرة على الكشف عن السكان الكامل من الثقوب السوداء الفائقة في الفجر الكوني.
تم نشر بحث الفريق في الطبعة يوليو من مجلة الفلك الفيزيائية.