علماء الفلك يعثرون على أثقل زوج من الثقوب السوداء في الكون

[عبدالله أسحاق]

رسم توضيحي فني للثقبين الأسودين الهائلين. (مصدر الصورة: NOIRLab/NSF/AURA/J.daSilva/M. Zamani

يعثر علماء الفلك على أثقل زوج من الثقوب السوداء في الكون، وقد ظلوا محاصرين في مبارزة لا نهاية لها لمدة 3 مليارات سنة
تم رصد ثقبين أسودين هائلين يدوران داخل مجرة "أحفورية" نائية، وهما أثقل وأقرب ثقب أسود ثنائي تم العثور عليه على الإطلاق

اكتشف علماء الفلك أثقل زوج من الثقوب السوداء على الإطلاق، وهو ثنائي يزن ما يعادل 28 مليار شمس. الكتلة المجمعة للثقوب السوداء كبيرة جدًا لدرجة أنها ترفض الاصطدام والاندماج.

يتكون الثقب الأسود الثنائي، الموجود داخل المجرة "الأحفورية" B2 0402+379، من ثقبين أسودين هائلين يدوران حول بعضهما البعض على مسافة 24 سنة ضوئية فقط، مما يجعلهما أقرب زوج من الثقوب السوداء تم رصده على الإطلاق.

ومع ذلك، على الرغم من قربهما الشديد، فإن الوحوش التوأم عالقة في طي النسيان المداري: لم تعد تقترب أكثر من ذلك، فقد كانتا يكرران نفس الرقصة التي لا نهاية لها لأكثر من 3 مليارات سنة. لا يزال علماء الفلك غير متأكدين مما إذا كان باليه الثقب الأسود سيستمر دون انقطاع أو سينتهي باصطدام مذهل. أعلن الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في 5 يناير في مجلة الفيزياء الفلكية.

وقال المؤلف المشارك روجر روماني، أستاذ الفيزياء في جامعة ستانفورد، في بيان: "يبدو عادة أن المجرات ذات أزواج الثقوب السوداء الأخف وزنا لديها ما يكفي من النجوم والكتلة لدفع الاثنين معا بسرعة". "نظرًا لأن هذا الزوج ثقيل جدًا، فقد تطلب الأمر الكثير من النجوم والغاز لإنجاز المهمة. لكن الثنائي نظف المجرة المركزية من مثل هذه المادة، وتركها معطلة."

تنشأ الثقوب السوداء من انهيار النجوم العملاقة، وتنمو عن طريق التهام كل ما يقترب منها كثيرًا، سواء كان غازًا أو غبارًا أو نجومًا أو ثقوبًا سوداء أخرى. ومع ذلك، فإن المكان الذي جاءت منه الثقوب السوداء الأولى لا يزال لغزا.

تشير عمليات المحاكاة السابقة لـ "الفجر الكوني" - المليار سنة الأولى من عمر الكون - إلى أن الثقوب السوداء نشأت من سحب متصاعدة من الغاز البارد والغبار التي تجمعت لتشكل نجومًا ضخمة جدًا لدرجة أنها محكوم عليها بالانهيار السريع. بمجرد ولادتها، نمت هذه الثقوب السوداء بشكل أكبر، متخلفة عن قطارات الغاز المتزايدة حولها والتي انهارت في النهاية لتشكل النجوم الأولى للمجرات القزمة.

يفترض علماء الفلك أنه مع نمو الكون، تتحد الثقوب السوداء الموجودة داخل هذه المجرات القزمة بسرعة مع غيرها لتكوين ثقوب سوداء أكبر حجمًا وفائقة الكتلة، ومعها مجرات أكبر.

للعثور على زوج من الثقوب السوداء القريبة من الاندماج، بحث علماء الفلك في البيانات الأرشيفية التي جمعها تلسكوب جيميني نورث في هاواي. وباستخدام مطياف التلسكوب (المسمى GMOS) لتحليل الضوء من النجوم إلى ألوان مميزة، وجد العلماء ضوءًا نشأ من الشموس يتسارع حول الثقوب السوداء.

قاد هذا علماء الفلك إلى B2 0402+379 - "عنقود أحفوري" تشكل عندما تم دمج مجموعة مجرات كاملة من النجوم والغاز في مجرة واحدة عملاقة.

وقال روماني: "إن الحساسية الممتازة لـ GMOS أتاحت لنا رسم خريطة للسرعات المتزايدة للنجوم عندما ننظر إلى مركز المجرة". "وبهذا تمكنا من استنتاج الكتلة الإجمالية للثقوب السوداء الموجودة هناك."

يُعتقد أن الثقوب السوداء الموجودة داخل المجرات المندمجة تتحد عن طريق الدخول في مدار حول بعضها البعض، وفي النهاية تقترب أكثر من أي وقت مضى حيث يؤدي رقصها إلى تبديد الزخم الزاوي عن طريق تسريع النجوم القريبة.

بمجرد أن يقترب الزوجان بدرجة كافية، يعتقد العلماء أن موجات الجاذبية - التشوهات المدوية للزمكان التي تنتجها دورانات الثقوب السوداء - تحمل طاقة كافية بعيدًا لتتباطأ الوحوش المتبارزة وتندمج.

لكن العلماء لم يلاحظوا مطلقًا وجود ثقبين أسودين يفعلان ذلك، وقد توقف اندماج الثقبين الأسودين B2 0402 + 379 بشكل عنيد على مدار الثلاثة مليارات سنة الماضية - نتيجة، كما يعتقد الباحثون، لكون الزوج العملاق ضخمًا جدًا لدرجة أنه لم يتمكن أي شيء من ذلك لإبطائهم.

وقال المؤلف الرئيسي، تيرث سورتي، وهو طالب فيزياء في جامعة ستانفورد، في البيان: "إننا نتطلع إلى متابعة التحقيقات في قلب B2 0402 + 379 حيث سننظر في كمية الغاز الموجودة". "يجب أن يمنحنا هذا مزيدًا من التبصر حول ما إذا كانت الثقوب السوداء فائقة الكتلة يمكن أن تندمج في النهاية أم أنها ستظل عالقة كثنائية."