رصد تلسكوب هابل ثقبًا أسود ينطلق من عاصفة نارية تشكل النجوم في المجرة القزمة

تتألق مجرة ​​النجم القزم Henize 2-10 بنجوم شابة في صورة الضوء المرئي من هابل. تشير المنطقة الساطعة في المركز ، والمحاطة بالسحب الوردية وممرات الغبار الداكنة ، إلى موقع الثقب الأسود الهائل للمجرة والمشاتل النجمية النشطة. الائتمان: NASA، ESA، Zachary Schutte (XGI)، Amy Reines (XGI)؛ معالجة الصور: أليسا باغان (STScI)

تستمر المجرة القزمة Henize 2-10 في إحداث تأثير كبير ، متحدية توقعات علماء الفلك.

غالبًا ما توصف الثقوب السوداء بأنها وحوش الكون – تمزق النجوم ، وتستهلك أي شيء يقترب كثيرًا ، وتحبس الضوء. دليل مفصل ل ناساأنه تلسكوب هابل الفضائي، ومع ذلك ، يظهر أ الثقب الأسود في ضوء جديد: تفضيل تكوين النجوم بدلاً من كبته. تُظهِر صور هابل والتحليل الطيفي للمجرة القزمة Henize 2-10 بوضوح تدفق غاز يمتد من الثقب الأسود إلى منطقة ولادة نجم ساطع مثل الحبل السري ، مما يؤدي إلى تشكل السحابة الكثيفة بالفعل في تكوين النجوم. ناقش علماء الفلك سابقًا ما إذا كان يمكن أن تحتوي المجرة القزمة على ثقب أسود مشابه للثقوب السوداء فائقة الكتلة في المجرات الكبيرة. دراسة عن كثب للمجرات القزمية ، والتي ظلت صغيرة على مر الزمن الكوني ، يمكن أن تلقي الضوء على مسألة كيفية تشكل وتطور البذور الأولى للثقوب السوداء الهائلة على مدار تاريخ الكون.

https://www.youtube.com/watch؟v=3iVjHsqEKiQ
تُظهِر صور هابل والتحليل الطيفي للمجرة القزمة Henize 2-10 بوضوح تدفق غاز يمتد من الثقب الأسود إلى منطقة ولادة نجم ساطع مثل الحبل السري ، مما يؤدي إلى تشكل السحابة الكثيفة بالفعل في تكوين النجوم. الائتمان: ناسا مركز جودارد لرحلات الفضاء ؛ المنتج الرئيسي: بول موريس

غالبًا ما توصف الثقوب السوداء بالوحوش المدمرة التي تحتجز الضوء ، وهي تلعب دورًا أقل سوءًا في أحدث الأبحاث من تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا. ثقب أسود في قلب المجرة القزمة Henize 2-10 يخلق النجوم بدلاً من ابتلاعها. يبدو أن الثقب الأسود يساهم في العاصفة النارية لتشكيل النجوم الجديدة التي تحدث في المجرة. تبعد المجرة القزمة 30 مليون سنة ضوئية في كوكبة Pyxis الجنوبية.

قبل عشر سنوات ، هذه المجرة الصغيرة سويا معاق مناظرة بين علماء الفلك لمعرفة ما إذا كانت المجرات القزمة تحتوي على ثقوب سوداء تتناسب مع العملاق الهائل الموجود في قلب المجرات الأكبر. يحتوي هذا الاكتشاف الجديد على القليل من Henize 2-10 ، الذي يحتوي فقط على عُشر عدد النجوم الموجودة في منطقتنا درب التبانة، على وشك أن تلعب دورًا كبيرًا في حل لغز أصل الثقوب السوداء الهائلة.

قالت إيمي راينز ، التي نشرت على موقع أول دليل على وجود ثقب أسود في المجرة في عام 2011 وهو الباحث الرئيسي في ملاحظات هابل الجديدة ، التي نُشرت في عدد 19 يناير من الطبيعة.

يتتبع الانسحاب من المنطقة المركزية لمجرة النجم القزم Henize 2-10 تدفقًا خارجيًا ، أو جسر غاز ساخن بطول 230 سنة ضوئية ، يربط بين الثقب الأسود الهائل في المجرة ومنطقة تشكل النجوم. تشير بيانات هابل حول سرعة خروج الثقب الأسود ، وكذلك عمر النجوم الفتية ، إلى علاقة سببية بين الاثنين. قبل بضعة ملايين من السنين ، تدفق الغاز الساخن على السحابة الكثيفة لحضانة نجمية وانسكب ، مثل الماء من أنبوب يضرب كومة من الأرض. الآن يتم محاذاة مجموعات النجوم الفتية بشكل عمودي على التدفق الخارجي ، لتكشف عن مسار انتشارها. الائتمان: NASA، ESA، Zachary Schutte (XGI)، Amy Reines (XGI)؛ معالجة الصور: أليسا باغان (STScI)

“في وقت مبكر ، عرفت أن شيئًا غير عادي وخاص كان يحدث في Henize 2-10 ، والآن قدم هابل صورة واضحة جدًا للعلاقة بين الثقب الأسود ومنطقة تشكل النجوم القريبة التي تقع على بعد 230 سنة ضوئية من الثقب الأسود قال رينز.

هذا الاتصال عبارة عن مخرج غاز يمتد عبر الفضاء مثل الحبل السري إلى حضانة نجمية مضيئة. كانت المنطقة تؤوي بالفعل شرنقة كثيفة من الغاز عندما وصل التدفق المنخفض السرعة. يُظهر التحليل الطيفي لتلسكوب هابل أن التدفق كان يتحرك بسرعة حوالي مليون ميل في الساعة ، يصطدم بالغاز الكثيف مثل خرطوم الحديقة الذي اصطدم بكومة من الأوساخ وانسكب. تنتشر مجموعات النجوم الوليدة في مسار انتشار التدفق الخارجي ، وقد حسب هابل أعمارها أيضًا.

هذا هو التأثير المعاكس لما نراه في المجرات الكبيرة ، حيث يتم نقل المادة المتساقطة باتجاه الثقب الأسود بعيدًا بواسطة الحقول المغناطيسية المحيطة ، مما يؤدي إلى تكوين نفاثات مشتعلة من بلازما تتحرك بسرعة قريبة من الضوء. سيتم تسخين سحب الغاز التي يتم التقاطها في مسار النفاثات بدرجة تفوق قدرتها على التبريد وتشكيل النجوم. ولكن مع وجود ثقب أسود أقل كثافة في Henize 2-10 وتدفقه الأكثر سلاسة ، تم ضغط الغاز بما يكفي فقط لتعجيل تشكل نجم جديد.

“على بعد 30 مليون سنة ضوئية فقط ، فإن Henize 2-10 قريبة بما يكفي لكي يتمكن هابل من التقاط الصور والأدلة الطيفية لتدفق الثقب الأسود بوضوح شديد. وقال زاكاري شوت ، طالب الدراسات العليا في رينز والمؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة ، إن المفاجأة الإضافية كانت أنه ، بدلاً من كبح تشكل النجوم ، كان التدفق الخارجي يؤدي إلى ولادة نجوم جديدة.

منذ اكتشافه الأول لـ مذياع و الأشعة السينية الانبعاثات في Henize 2-10 ، اعتقد Reines أنها ربما جاءت من ثقب أسود هائل ، لكنها ليست فائقة الضخامة مثل تلك التي شوهدت في المجرات الأكبر. ومع ذلك ، اعتقد علماء فلك آخرون أن الإشعاع ينبعث على الأرجح من بقايا مستعر أعظم ، وهو ما سيكون حدثًا مألوفًا في مجرة ​​تضخ بسرعة نجومًا ضخمة وسريعة الانفجار.

“إن دقة هابل المذهلة تُظهر بوضوح نمطًا يشبه المفتاح في سرعات الغاز ، والذي يمكننا ملاءمته لنموذج التدفق المتذبذب أو المسبق للثقب الأسود. لن يكون لبقايا المستعر الأعظم n هذا النمط ، وبالتالي فهي فعالة قال رينز “دليلنا المطلق على أنه ثقب أسود”.

يتوقع رينز إجراء المزيد من الأبحاث على الثقوب السوداء في المجرات القزمية في المستقبل ، بهدف استخدامها كدليل على لغز كيفية تشكل الثقوب السوداء فائقة الكتلة في بدايات الكون. إنه لغز مستمر لعلماء الفلك. قد توفر العلاقة بين كتلة المجرة وثقبها الأسود أدلة. يقيس ثقب هينيز 2-10 حوالي مليون كتلة شمسية. في المجرات الكبيرة ، يمكن أن تزيد كتلة الثقوب السوداء عن شمسنا بمليار مرة. كلما زادت كتلة المجرة المضيفة ، زادت كتلة الثقب الأسود المركزي.

تنقسم النظريات الحالية حول أصل الثقوب السوداء فائقة الكتلة إلى ثلاث فئات: 1) تشكلت على شكل ثقوب سوداء ذات كتلة نجمية أصغر ، من انهيار النجوم ، وجمعت بطريقة ما ما يكفي من المادة لتصبح فائقة الكتلة ، 2) ظروف خاصة في بدايات الكون سمح بتكوين النجوم فائقة الكتلة ، والتي انهارت لتشكل “بذور” ضخمة من الثقوب السوداء في وقت مبكر ، أو 3) ولدت بذور الثقوب السوداء الهائلة في المستقبل في مجموعات نجمية كثيفة ، حيث تكون الكتلة الكلية للمجموعة كافية بطريقة ما تخلقهم من انهيار الجاذبية.

حتى الآن ، لم تتخذ أي من نظريات بذر الثقب الأسود زمام المبادرة. تقدم المجرات القزمة مثل Henize 2-10 أدلة محتملة واعدة لأنها ظلت صغيرة على مر الزمن الكوني ، بدلاً من الخضوع لنمو واندماج المجرات الكبيرة مثل مجرة ​​درب التبانة. يعتقد علماء الفلك أن الثقوب السوداء في المجرات القزمية يمكن أن تكون بمثابة نظائر للثقوب السوداء في بدايات الكون ، عندما كانت قد بدأت للتو في التكون والنمو.

“عصر الثقوب السوداء المبكرة ليس شيئًا رأيناه ، لذا أصبح هذا السؤال الكبير حقًا: من أين أتت؟ قد تحتفظ المجرات القزمة ببعض ذاكرة سيناريو البذر للثقوب السوداء التي ضاعت بطريقة أخرى في الزمان والمكان قال رينز.

المرجع: “تشكل النجوم التي أحدثها ثقب أسود في المجرة القزمة Henize 2-10” بقلم زاكاري شوت وإيمي إي.رينيس ، 19 يناير 2022 ، الطبيعة.
DOI: 10.1038 / s41586-021-04215-6

تلسكوب هابل الفضائي هو مشروع تعاون دولي بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية (وكالة الفضاء الأوروبية). يقوم مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند بتشغيل التلسكوب. يجري معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) في بالتيمور بولاية ماريلاند عمليات هابل العلمية. يتم تشغيل STScI لصالح وكالة ناسا من قبل اتحاد الجامعات لأبحاث علم الفلك في واشنطن العاصمة.