يكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي كيف قتل الثقب الأسود مجرة ​​بابلو

عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.

اكتشف علماء الفلك أن مجرة ​​شابة كانت تتضور جوعًا تدريجيًا بسبب ثقبها الأسود المركزي الهائل، فيما كان في الواقع “موتًا كونيًا بآلاف الجروح”.

تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ومصفوفة أتاكاما المليمترية/تحت المليمترية الكبيرة (ألما) درس هذه المجرة المؤسفة، والمعروفة باسم GS-10578 أو باللقب الأكثر ذكاءً قليلاً “مجرة بابلو” تكريماً لأول عالم فلكي يدرسها بالتفصيل. استغرق الضوء الصادر من مجرة ​​بابلو حوالي 11 مليار سنة للوصول إلينا، مما يعني أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي وألما يسمحان لعلماء الفلك برؤيته كما كان بعد 3 مليارات سنة فقط من ظهورنا. الانفجار العظيم. بالنسبة لمثل هذه المجرة المبكرة، فهي ضخمة بشكل استثنائي، وتحتوي على كتلة تعادل حوالي 200 مليار شمس.

يبدو أن غالبية النجوم في مجرة ​​بابلو قد تشكلت منذ ما بين 12.5 مليار و11.5 مليار سنة. ومع ذلك، يبدو أن هذه المجرة قد توقفت عن تكوين النجوم واستنفدت مخزونها من الغاز البارد المكون للنجوم على الرغم من عمرها الصغير نسبيًا. وبما أن علماء الفلك يعرّفون توقف تشكل النجوم والانتقال إلى حالة من السكون بأنه “موت” مجرة، فإن هذا يعني أن مجرة ​​بابلو “عاشت بسرعة وماتت شابة”.

أصدر الفريق الذي يقف وراء هذه الدراسة لأول مرة نتائج تتعلق بمجرة بابلو مرة أخرى سبتمبر 2024باستخدام JWST وحده، وجد أن ثقب أسود هائل يقوم قلبه بدفع كميات هائلة من الغاز بعيدًا بسرعات تصل إلى 2.2 مليون ميل في الساعة (3.5 مليون كم/ساعة). وهذا سريع بما يكفي للسماح لهذه المادة المكونة للنجوم بالهروب من تأثير جاذبية مجرة ​​بابلو تمامًا.

وبإضافة ALMA، وهي مجموعة من 66 تلسكوبًا راديويًا تقع في منطقة صحراء أتاكاما في شمال تشيلي، راقب الباحثون مجرة ​​بابلو لمدة سبع ساعات أخرى بحثًا عن أول أكسيد الكربون، والذي يمكنهم استخدامه كوسيلة لتتبع غاز الهيدروجين البارد، وهو المادة التي تشكل النجوم. ومع ذلك، ظهر هذا البحث خالي الوفاض.

ولكن هذا في حد ذاته كان معبراً.

“ما أدهشنا هو مقدار ما يمكن أن تتعلمه من خلال عدم رؤية شيء ما”، هذا ما قاله عضو الفريق جان شولتز من جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة قال في بيان. “حتى مع واحدة من أعمق عمليات رصد ALMA لهذا النوع من المجرات، لم يكن هناك أي غاز بارد متبقي. وهذا يشير إلى مجاعة بطيئة وليس ضربة موت دراماتيكية واحدة.”

وفي الوقت نفسه، كشفت عمليات الرصد التي استغرقت 6.5 ساعة أخرى باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي أن مجرة ​​بابلو تفقد حوالي 60 كتلة شمسية من الغاز كل عام. وبهذا المعدل، يمكن أن يكون وقود المجرة اللازم لتكوين النجوم قد استنفد في فترة زمنية تتراوح بين 16 مليون و220 مليون سنة. إذا بدت هذه فترة زمنية طويلة بشكل لا يصدق، فضع في اعتبارك أن العلماء يقدرون عادةً أن الأمر يستغرق ما يصل إلى مليار سنة لاستنفاد الوقود اللازم لتكوين النجوم في مجرة ​​مثل هذه.

وقال القائد المشارك للفريق فرانشيسكو ديوجينيو من معهد كافلي لعلم الكونيات: “تبدو المجرة وكأنها قرص هادئ دوار”. “وهذا يخبرنا أنها لم تتعرض لاندماج كبير ومدمر مع مجرة ​​أخرى. ومع ذلك، توقفت عن تكوين النجوم منذ 400 مليون سنة، بينما عاد الثقب الأسود إلى النشاط مرة أخرى.

أعاد الفريق بناء تاريخ تكوين النجوم في مجرة ​​بابلو، ووجد أن الغاز الجديد قد منعه الثقب الأسود الذي يدفع الغاز إلى الخارج من السقوط مرة أخرى إلى المجرة. وهذا يمنع السماح بإعادة ملء “خزانات الوقود” الخاصة بولادة النجوم. واكتشفوا أيضًا أن الثقب الأسود الهائل في هذه المجرة الشابة لم يدفع كل غازه بعيدًا مرة واحدة، ولكنه كان يعاني من دورات متكررة من طرد الغاز.

وأضاف ديوجينيو: “لذا فإن نشاط الثقب الأسود الحالي وانفجار الغاز الذي لاحظناه لم يتسببا في التوقف، وبدلاً من ذلك، من المحتمل أن تمنع الحلقات المتكررة الوقود من العودة”.

يمكن أن تساعد النتائج التي توصل إليها الفريق في تفسير سبب اكتشاف تلسكوب جيمس ويب الفضائي للكثير من المجرات ذات المظهر القديم في الكون المبكر.

وقال شولتز: “أنت لا تحتاج إلى كارثة واحدة لمنع مجرة ​​من تشكيل النجوم، فقط قم بمنع الوقود الجديد من الدخول. قبل ويب، لم يكن هناك من يسمع عن هذه الأشياء”. “نحن نعلم الآن أنها أكثر شيوعًا مما كنا نعتقد – وقد يكون تأثير المجاعة هذا هو السبب وراء عيشهم بسرعة وموتهم صغارًا.”

مع إنشاء فريق علامات تلسكوب ALMA/JWST، يأمل علماء الفلك أن تكشف عمليات الرصد الإضافية لمجرة بابلو المزيد عن الآلية التي يستخدمها الثقب الأسود الهائل لتجويع هذه المجرة قبل الأوان حتى الموت.

نُشر بحث الفريق يوم الثلاثاء (25 نوفمبر) في المجلة علم الفلك الطبيعة.