عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
تستمر اكتشافات النقاط الحمراء الصغيرة التي أجراها تلسكوب جيمس ويب الفضائي في جذب انتباه العلماء. | الائتمان: أديم روساكوف / CEERS / PRIMER
أثبتت المجرات القديمة المعروفة بالعامية باسم “النقاط الحمراء الصغيرة” أنها لغزا منذ أن اكتشفها علماء الفلك قبل ثلاث سنوات. الآن، وجدت دراسة جديدة أن السمات الغريبة للنقاط الحمراء الصغيرة يمكن تفسيرها من خلال الثقوب السوداء الهائلة المتخفية خلال فترة شبابها.
بمساعدة ناسا البالغة 10 مليارات دولار تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، اكتشف علماء الفلك لأول مرة بقع الضوء الغامضة المعروفة باسم النقاط الحمراء الصغيرة في نهاية عام 2022. وكانت موجودة فقط لفترة قصيرة في الكون، وظهرت لأول مرة في الكون بعد أقل من مليار سنة من ظهور الأرض. الانفجار العظيم وأوضح المؤلف الرئيسي للدراسة فاديم روساكوف من جامعة مانشستر في إنجلترا، أنه سيختفي تمامًا تقريبًا بعد ملياري عام. (يبلغ عمر الكون حاليًا حوالي 13.8 مليار سنة).
وأثار هذا الاكتشاف جدلا حادا بين العلماء حول هوية النقاط الحمراء الصغيرة. أحد التفسيرات المحتملة لهذه البقع المضيئة القديمة هو أنها كانت مجرات غنية بالنجوم بشكل غير عادي. الاحتمال الآخر هو أن النقاط الحمراء الصغيرة مستضافة الثقوب السوداء الهائلة – ربما يكون الضوء الموجود في المجرات قد خرج من غاز أصبح شديد الحرارة أثناء اندفاعه نحو قوة الجذب الهائلة لهذه الثقوب السوداء.
ومع ذلك، كانت المشكلة الرئيسية في هذه التفسيرات المحتملة هي أن كلا الجسمين المقترحين كانا ضخمين جدًا لدرجة أنه لم يكن من الممكن أن يتشكلا في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون. بالإضافة إلى ذلك، من المفترض أن تبعث الثقوب السوداء الهائلة الأشعة السينية وموجات الراديو، ولم يكتشف العلماء أيًا منها النقاط الحمراء الصغيرة.
وفي الدراسة الجديدة، قام الباحثون بدراسة 12 مجرة قديمة للحصول على فكرة أفضل عن طبيعة النقاط الحمراء الصغيرة. أقدم هذه المجرات كانت موجودة عندما كان عمر الكون حوالي 840 مليون سنة فقط.
وقال روساكوف لموقع Space.com: إن تحليلهم يشير إلى أن النقاط الحمراء الصغيرة “هي ببساطة مضيئة للغاية ومضغوطة للغاية بحيث لا يمكن تفسيرها بواسطة عدد كبير من النجوم”. “إذا كانت مكونة من النجوم فقط، فإنها ستكون أكثر المجرات كثافة في الكون.”
وبدلاً من ذلك، اقترح نموذج فريق البحث أن مصادر الضوء الأكثر سطوعًا التي فحصوها كانت مشرقة مثل أكثر من 250 مليار شمس، ولكن أيضًا أقل من ثلث سنة ضوئية. هذه أصغر بكثير من المجرة، حيث تبلغ المسافة من شمسنا إلى أقرب جار لها، بروكسيما سنتوري، حوالي 4.25 سنة ضوئية. تشير الأحجام المدمجة لهذه البقع المضيئة بشكل لا يصدق ضمن نقاط حمراء صغيرة إلى أنها لا بد أن تكون ثقوبًا سوداء هائلة الحجم.
يشير طيف الإشعاع المنبعث من النقاط الحمراء الصغيرة إلى أنه قبل أن يكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي هذه الأشعة الضوئية، كانت قد تناثرت من الإلكترونات في سحب كثيفة من الغاز المتأين في مراكز النقاط الحمراء الصغيرة. ومن شأن مثل هذه الشرانق أن تحبس معظم الإشعاع المتولد بالقرب من الثقوب السوداء.
وقال روساكوف: “تبين أن هذه الأجسام عبارة عن ثقوب سوداء هائلة الحجم، على الرغم من افتقادها تقريبًا لجميع المؤشرات النموذجية للثقوب السوداء الضخمة”. “لديهم تمويه مثالي تقريبًا يزيل الأشعة السينية وانبعاث الراديو.”
من خلال تحليل الضوء المنبعث من النقاط الحمراء الصغيرة، حسب العلماء سرعة الغاز الباعث للضوء داخل معظم النقاط بحوالي 670 ألف ميل في الساعة (1.08 مليون كيلومتر في الساعة). وبافتراض أن هذا الغاز كان يدور حول الثقوب السوداء في مراكز هذه النقاط الحمراء الصغيرة، فيمكنهم استنتاج أن الثقوب السوداء من المحتمل أن تكون كتلتها حوالي 100.000 إلى 10 ملايين مرة كتلة الشمس. وهذا أقل بحوالي 100 مرة مما اقترحته التقديرات السابقة، وهو أقرب إلى ما يتوقعه الباحثون من الثقوب السوداء فائقة الكتلة في وقت مبكر من تاريخ الكون.
قال روساكوف: “تشير نتائجنا، والأهم من ذلك، إلى أننا للمرة الأولى نشهد ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة في وقت مبكر من حياتها، وربما في وقت مبكر بما يكفي لفهم كيفية ولادتها، إما عن طريق النمو المستمر من ثقوب سوداء أصغر حجمًا، أو عن طريق البدء بثقوب سوداء كبيرة متوسطة الكتلة، والتي تشكلت من انهيار تيارات الغاز”.
قد تلقي الأبحاث المستقبلية الضوء على كيفية ولادة هذه الثقوب السوداء الهائلة. وقال روساكوف: “إذا كنا محظوظين، فقد تظل النقاط الحمراء الصغيرة تحتفظ بأدلة من وقت تشكلها، سواء كانت كيمياء الغاز أو بعض الخصائص الفيزيائية المفيدة للثقوب السوداء وشرانقها التي يمكن أن تساعد في التمييز بين النظريات المختلفة”. “هذا أحد أكبر الأسئلة المتبقية في الفيزياء الفلكية، ويبدو أننا أقرب من أي وقت مضى إلى القدرة على الإجابة عليه.”
وتفصيل العلماء النتائج التي توصلوا إليها في عدد 15 يناير من مجلة الطبيعة.