اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) أقدم ثقب أسود تم رصده على الإطلاق، وهو وحش قديم تبلغ كتلته 1.6 مليون شمس ويتربص بـ 13 مليار سنة في ماضي الكون.
ال تلسكوب جيمس ويب الفضائيالذي تسمح كاميراته بالعودة بالزمن إلى بدايات كوننا، رصد الثقب الأسود الهائل في مركز المجرة الفتية GN-z11 بعد 440 مليون سنة فقط من خلق الكون.
والتمزق المكاني والزماني ليس الوحيد، بل هو واحد من تمزقات لا تعد ولا تحصى الثقوب السوداء التي التهمت نفسها بمقاييس مرعبة خلال الفجر الكوني – وهي الفترة التي تلت فجر الكون بحوالي 100 مليون سنة. الانفجار العظيم عندما بدأ الكون الشاب في التألق لمدة مليار سنة.
إن كيفية نمو الدوامات الكونية بهذه السرعة بعد بداية الكون غير واضحة. لكن البحث عن إجابة يمكن أن يساعد في تفسير كيفية نمو الثقوب السوداء الهائلة الموجودة اليوم – والتي تثبت مجرات بأكملها، بما في ذلك مجرتنا درب التبانة – إلى هذه الأحجام المذهلة. نشر الباحثون نتائجهم في وقت سابق من هذا العام في قاعدة بيانات ما قبل الطباعة arXivلكن البحث لم يخضع لمراجعة النظراء بعد.
الثقوب السوداء في الكون المبكر “لا يمكنها أن تنمو بهدوء ولطف كما تفعل العديد من الثقوب السوداء في الكون المحلي”. [present-day] الكون “، المؤلف الرئيسي روبرتو مايولينووقال أستاذ الفيزياء الفلكية بجامعة كامبريدج لموقع Live Science: “يجب أن يختبروا ولادة أو تدريبًا معينًا ونموًا معينًا.”
أقرب إلى اليوم، يعتقد علماء الفلك أن الثقوب السوداء ولدت من انهيار النجوم العملاقة. ولكن مهما كان شكلها، فإنها تنمو عن طريق امتلاء نفسها باستمرار بالغاز والغبار والنجوم والثقوب السوداء الأخرى. وبينما تتغذى، يؤدي الاحتكاك إلى تسخين المادة المتصاعدة في فتحات الثقوب السوداء، وتصدر ضوءًا يمكن اكتشافه بواسطة التلسكوبات، وتحولها إلى ما يسمى بالنوى المجرية النشطة (AGN).
متعلق ب: الجسم الذي يعتقد خطأ أنه مجرة هو في الواقع ثقب أسود يشير مباشرة نحو الأرض
إن أكثر النوى المجرية النشطة تطرفًا هي الكوازارات، وهي ثقوب سوداء فائقة الكتلة أثقل من الشمس بمليارات المرات، وتطلق شرانقها الغازية مع دفقات من الضوء أكثر سطوعًا بمليارات المرات من ألمع النجوم.
ولأن الضوء ينتقل بسرعة ثابتة في فراغ الفضاء، فكلما نظر العلماء إلى أعماق الكون، كلما زاد بعد الضوء الذي يعترضونه، وأصبح الضوء أبعد. أبعد في الوقت المناسب يرون. لاكتشاف الثقب الأسود في الدراسة الجديدة، قام علماء الفلك بمسح السماء باستخدام كاميرتين تعملان بالأشعة تحت الحمراء – أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة (MIRI) وكاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة من تلسكوب جيمس ويب الفضائي – واستخدموا أجهزة قياس الطيف المدمجة في الكاميرات لتقسيم الضوء إلى الترددات المكونة له.
ومن خلال تفكيك هذه التوهجات الخافتة التي تعود إلى السنوات الأولى للكون، اكتشفوا ارتفاعًا غير متوقع بين الترددات الموجودة في الضوء، وهي علامة رئيسية على أن المادة الساخنة حول الثقب الأسود كانت تبعث آثارًا باهتة من الضوء عبر الكون.
التفسيرات الأكثر شيوعًا لسبب نمو هذه الثقوب السوداء المبكرة بهذه السرعة هي أنها تشكلت من الانهيار المفاجئ لسحب الغاز العملاقة أو أنها نشأت من عمليات اندماج عديدة بين مجموعات من النجوم والثقوب السوداء.
ومع ذلك، لا يستبعد علماء الفلك أن تكون بعض هذه الثقوب السوداء قد تم زرعها بواسطة ثقوب سوداء “بدائية” مفترضة، يُعتقد أنها تم إنشاؤها بعد لحظات من بداية الكون -وفي بعض النظريات حتى قبل ذلك.
“ليس من الواضح ذلك [direct collapse] وقال مايولينو: “إنها الطريقة الوحيدة لخلق ثقب أسود، لأن حدوث ذلك يتطلب ظروفًا خاصة”. “يجب أن تكون سحابة نقية، ولكنها غنية بالعناصر الثقيلة التي خلقتها النجوم الأولى، وهي ضخمة جدًا – من 10000 إلى مليون كتلة شمسية.
ولمنع مثل هذه السحابة من التبريد بسرعة كبيرة والانهيار أولاً إلى نجوم ضخمة، يجب أيضًا أن تشع بأشعة فوق بنفسجية، ربما من مجرة قريبة أو ثقب أسود.
“لذلك أنت بحاجة إلى هذا الوضع الخاص حيث لا يتم إثراء السحابة [by absorbing exploded star material]وقال مايولينو: “لكنها أيضًا جارة لمجرة أخرى تنتج الكثير من الفوتونات”. “لذلك نحن لا نبحث بالضرورة عن سيناريو واحد فقط، في الواقع يمكن أن يكون هناك سيناريوان أو أكثر”.
