تلسكوب جيمس ويب يكتشف أقدم ثقب أسود في الكون

[عبدالله أسحاق]

إن اكتشاف تلسكوب جيمس ويب الفضائي لأقدم الثقوب السوداء في الكون يمنح علماء الفلك بعض الأدلة الحيوية حول كيفية ظهور هذه الثقوب.

اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) أقدم ثقب أسود تم رؤيته على الإطلاق، وهو وحش قديم كتلته 1.6 مليون شمس كامنًا منذ 13 مليار سنة في ماضي الكون.

اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي تمكن كاميراته من النظر إلى الوراء في الزمن لبدايات الكون، الثقب الأسود الهائل في مركز المجرة الناشئة GN-z11 بعد 440 مليون سنة فقط من بداية الكون.

وهذا التمزق الزمكاني ليس وحده، فهو واحد من عدد لا يحصى من الثقوب السوداء التي التهمت نفسها إلى مستويات مرعبة خلال الفجر الكوني، وهي الفترة التي تلت حوالي 100 مليون سنة من الانفجار الكبير عندما بدأ الكون الشاب يتوهج لمدة مليار سنة.

ليس من الواضح كيف تضخم حجم الدوامات الكونية بهذه السرعة بعد بداية الكون. لكن البحث عن إجابة يمكن أن يساعد في تفسير كيفية نمو الثقوب السوداء الهائلة الموجودة اليوم - والتي تثبت مجرات بأكملها بما في ذلك درب التبانة - إلى هذه الأحجام المذهلة. نشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في وقت سابق من هذا العام في قاعدة بيانات ما قبل الطباعة arXiv، لكن البحث لم يخضع لمراجعة النظراء بعد.

وقال المؤلف الرئيسي روبرتو مايولينو، أستاذ الفيزياء الفلكية في جامعة كامبريدج، لموقع Live Science: إن الثقوب السوداء في الكون المبكر "لا يمكن أن تنمو بهدوء ولطف كما تفعل العديد من الثقوب السوداء في الكون المحلي [في الوقت الحاضر]". "يجب أن يواجهوا بعض الولادة أو التكوين الغريب، وبعض النمو الغريب."

أقرب إلى يومنا هذا، يعتقد علماء الفلك أن الثقوب السوداء تولد من انهيار النجوم العملاقة. ولكن كيفما تكونت، فإنها تنمو من خلال التهامها المستمر للغاز والغبار والنجوم والثقوب السوداء الأخرى. وبينما تتغذى، يتسبب الاحتكاك في ارتفاع حرارة المواد المتصاعدة داخل فكوك الثقوب السوداء، وتصدر ضوءًا يمكن اكتشافه بواسطة التلسكوبات - مما يحولها إلى ما يسمى بالنوى المجرية النشطة (AGN).

أكثر النوى المجرية النشطة تطرفًا هي الكوازارات، وهي ثقوب سوداء فائقة الكتلة أثقل من الشمس بمليارات المرات، وتطلق شرانقها الغازية بانفجارات ضوئية أكثر سطوعًا بتريليونات المرات من ألمع النجوم.

ونظرًا لأن الضوء ينتقل بسرعة ثابتة عبر فراغ الفضاء، فكلما نظر العلماء بشكل أعمق إلى الكون، كلما اعترضوا ضوءًا أبعد وكلما رجعوا بالزمن إلى الوراء. لاكتشاف الثقب الأسود في الدراسة الجديدة، قام علماء الفلك بمسح السماء باستخدام كاميرتين تعملان بالأشعة تحت الحمراء - أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) في تلسكوب جيمس ويب الفضائي (MIRI) وكاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة - واستخدموا أجهزة قياس الطيف المدمجة في الكاميرات لتحليل الضوء إلى داخله. ترددات المكونات

من خلال تفكيك هذه الومضات الخافتة من السنوات الأولى للكون، وجدوا ارتفاعًا غير متوقع بين الترددات الموجودة داخل الضوء، وهي علامة رئيسية على أن المادة الساخنة المحيطة بالثقب الأسود كانت تبث آثارًا باهتة من الضوء عبر الكون.

التفسيرات الأكثر شيوعًا لكيفية نمو هذه الثقوب السوداء المبكرة بهذه السرعة هي أنها تشكلت من الانهيار المفاجئ لسحب الغاز العملاقة أو أنها جاءت من العديد من عمليات الاندماج بين كتل النجوم والثقوب السوداء.

ومع ذلك، لم يستبعد علماء الفلك أن تكون بعض هذه الثقوب السوداء قد تم زرعها بواسطة ثقوب سوداء "بدائية" مفترضة، يُعتقد أنها تم إنشاؤها بعد لحظات - وفي بعض النظريات حتى قبل - بداية الكون.

وقال مايولينو: "ليس من الواضح أن [الانهيار المباشر] هو الطريقة الوحيدة لتكوين ثقب أسود، لأنك تحتاج إلى بعض الظروف الخاصة حتى يحدث ذلك". "أنت بحاجة إلى أن تكون سحابة نقية، ولكن يجب أن تكون غنية بالعناصر الثقيلة التي صنعتها النجوم الأولى، وضخمة إلى حد ما - من 10000 إلى ما يصل إلى مليون كتلة شمسية."

ولمنع مثل هذه السحابة من التبريد بسرعة كبيرة والانهيار إلى نجوم ضخمة أولاً، يجب أيضًا أن يتم إشعاعها بالأشعة فوق البنفسجية، على الأرجح من مجرة قريبة أو ثقب أسود.

وقال مايولينو: "لذلك نحن بحاجة إلى هذه الحالة الغريبة حيث لا يتم إثراء السحابة [عن طريق امتصاص المواد النجمية المنفجرة]، ولكنها أيضًا بجوار مجرة أخرى تنتج الكثير من الفوتونات". "لذلك نحن لا نبحث بالضرورة عن سيناريو واحد، في الواقع يمكن أن يكون هناك سيناريوان أو أكثر".