اكتشف علماء الفلك ثقبًا أسود “يجوع” مجرته المضيفة

استخدم علماء الفلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لناسا ووكالة الفضاء الأوروبية للتأكد من أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة يمكن أن تحرم المجرات المضيفة لها من الوقود الذي تحتاجه لتشكيل نجوم جديدة. نتائج ذكرت في المجلة علم الفلك الطبيعي.

استخدم الفريق الدولي، الذي شاركت في قيادته جامعة كامبريدج، ويب لمراقبة مجرة ​​بحجم درب التبانة في بداية الكون، بعد حوالي ملياري سنة من الانفجار الكبير. مثل معظم المجرات الكبيرة، لديها ثقب أسود هائل في مركزها. ومع ذلك، فإن هذه المجرة “ميتة” في الأساس: لقد توقفت فعليًا عن تكوين نجوم جديدة.

وقال المشارك في الدراسة: “بناء على الملاحظات السابقة، علمنا أن هذه المجرة كانت في حالة انقراض: فهي لا تشكل العديد من النجوم نظرا لحجمها، ونعتقد أن هناك صلة بين الثقب الأسود ونهاية تكوين النجوم”. المؤلف الرئيسي الدكتور فرانشيسكو ديوجينيو، من معهد كافلي لعلم الكونيات، كامبريدج.

“ومع ذلك، حتى ويب، لم نتمكن من دراسة هذه المجرة بتفاصيل كافية لتأكيد هذا الارتباط، ولا نعرف ما إذا كانت حالة الانقراض هذه مؤقتة أم دائمة. »

هذه المجرة، التي تحمل اسمًا رسميًا GS-10578 ولكنها تُلقب بـ “مجرة بابلو” نسبة إلى اسم الزميل الذي قرر مراقبتها بالتفصيل، ضخمة بالنسبة لمثل هذه الفترة القديمة من الكون: كتلتها الإجمالية تبلغ حوالي 200 مليار مرة كتلة الشمس. تشكلت شمسنا ومعظم نجومها منذ ما بين 12.5 و11.5 مليار سنة.

“في بداية الكون، شكلت معظم المجرات العديد من النجوم. وقال البروفيسور روبرتو مايولينو، المؤلف المشارك للدراسة وعضو معهد كافلي لعلم الكونيات، “لذا فمن المثير للاهتمام رؤية مثل هذه المجرة الميتة الضخمة في هذا الوقت”. “إذا كان لديه ما يكفي من الوقت لينمو إلى هذا الحجم الهائل، فمن المحتمل أن تكون العملية التي أوقفت تكوين النجوم قد حدثت بسرعة نسبية. »

وباستخدام ويب، اكتشف الباحثون أن هذه المجرة تطرد كميات كبيرة من الغاز بسرعة تبلغ حوالي 1000 كيلومتر في الثانية، وهي سرعة كافية للهروب من جاذبية المجرة. يتم “دفع” هذه الرياح السريعة إلى خارج المجرة بواسطة الثقب الأسود.

مثل المجرات الأخرى التي تحتوي على ثقوب سوداء متراكمة، يتم عبور “مجرة بابلو” بواسطة رياح سريعة من الغاز الساخن، ولكن هذه السحب الغازية ضعيفة وذات كتلة منخفضة. اكتشف ويب وجود مكون جديد للرياح، والذي لم يكن من الممكن ملاحظته بالتلسكوبات السابقة. وهذا الغاز أبرد، مما يعني أنه أكثر كثافة، والأهم من ذلك أنه لا ينبعث منه أي ضوء. يستطيع ويب، بحساسيته الفائقة، رؤية سحب الغاز المظلمة هذه لأنها تحجب بعض الضوء القادم من المجرة التي خلفها.

كتلة الغاز المنبعثة من المجرة أكبر مما تحتاجه المجرة لمواصلة تكوين نجوم جديدة. في جوهر الأمر، يقوم الثقب الأسود بتجويع المجرة حتى تموت.

وقال ديوجينيو: “لقد وجدنا الجاني”. “يقتل الثقب الأسود هذه المجرة ويبقيها في حالة سبات، ويقطع مصدر “الطعام” الذي تحتاجه المجرة لتكوين نجوم جديدة. »

وعلى الرغم من أن النماذج النظرية السابقة تنبأت بأن الثقوب السوداء لها هذا التأثير على المجرات، إلا أنه قبل ويب لم يكن من الممكن اكتشاف هذا التأثير مباشرة.

وتنبأت النماذج السابقة بأن نهاية تشكل النجوم كان لها تأثير عنيف ومضطرب على المجرات، مما أدى إلى تدمير شكلها في هذه العملية. لكن النجوم في هذه المجرة ذات الشكل القرصي تتحرك دائمًا بطريقة منظمة، مما يشير إلى أن الأمر ليس كذلك دائمًا.

وقال مايولينو: “كنا نعلم أن الثقوب السوداء لها تأثير كبير على المجرات، وأنه قد يكون من الشائع بالنسبة لها إيقاف تشكل النجوم، ولكن حتى ويب لم نتمكن من تأكيد ذلك بشكل مباشر”. “يمثل ويب خطوة عملاقة إلى الأمام من حيث قدرتنا على دراسة الكون المبكر وتطوره. »

ستخبرنا الملاحظات الجديدة بمصفوفة أتاكاما المليمترية-تحت الملليمترية الكبيرة (ALMA)، التي تستهدف المكونات الغازية الأكثر برودة وأشد ظلمة في المجرة، بالمزيد حول ما إذا كان الوقود اللازم لتكوين النجوم لا يزال مخفيًا في هذه المجرة وأين، وما هو السبب وراء ذلك؟ تأثير الثقب الأسود الهائل في المنطقة المحيطة بالمجرة.