شاهد الفلكيون الكتلة الكروية المجاورة NGC 6397 ووجدوا أنه بدلاً من وجود ثقب أسود واحد ضخم في قلبه ، فمن المحتمل أن يكون هناك العشرات ، إن لم يكن المئات ، من الثقوب السوداء الأصغر التي تتدفق عبر مركزها.
تلعب الثقوب السوداء دورًا مهمًا في الفيزياء الفلكية في ولادة وحياة المجرات والنجوم والأجسام الأخرى. نحن نعرف نوعين من الثقوب السوداء: الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية ، والتي تكون كتلتها من بضع إلى بضع عشرات أضعاف كتلة النجم والتي يتم إنشاؤها عندما تنفجر النجوم الضخمة ، وثقوب فائقة الكتلة تبلغ 100000 إلى بلايين المرات من كتلة الشمس الموجودة في مراكز المجرات.
هذا فرق جماعي كبير جدًا بين الاثنين! يعتقد علماء الفلك أن هناك نوعًا ثالثًا يسمى الثقوب السوداء متوسطة الكتلة (أو IMBHs) التي تتراوح من حوالي 100 إلى 100000 كتلة شمسية ، والتي تملأ هذه الفجوة. المشكلة هي أن الأدلة شحيحة. تم العثور على عدد قليل فقط من المرشحين ، بما في ذلك عندما يمزقون نجمًا إلى أشلاءو عندما يفرون من مراكز المجرات القزمة، أو حتى عندما يتشكلون ويهزون نسيج الزمكان.
مكان للبحث عنها في مراكز مجموعات كروية، مجموعات كروية تقريبًا لمئات الآلاف من النجوم مرتبطة ببعضها البعض بواسطة جاذبيتها المتبادلة. تميل إلى أن تكون مجرد بضع عشرات من السنين الضوئية ، وبالتالي فإن النجوم كثيفة للغاية.
هذا يعني أن النجوم في هذه العناقيد تتقاطع بشكل وثيق تمامًا طوال الوقت ، وعندما تفعل شيئًا مثيرًا يحدث: كلما كانت الكتلة أكبر من الاثنين تميل إلى الاقتراب من مركز العنقود والأفتح يتحرك نحو الخارج. بمرور الوقت ، هذا يعني أن العديد من النجوم الأكثر ضخامة توجد في قلب الكتلة.
هذا يمكن أن يؤدي بشكل طبيعي إلى IMBH في وسط الكتلة. يمكن للنجم الضخم حقًا أن يندمج مع النجوم الأخرى في طريقه إلى الأسفل ، وبمجرد أن يستقر في المركز ، يمكن أن ينفجر ، مكونًا ثقبًا أسود ضخمًا بشكل لائق. يتغذى هذا بعد ذلك على النجوم أو الثقوب السوداء الأخرى عند سقوطها فيها ، مما يؤدي إلى تكوين IMBH. أو من الممكن أن تسقط الثقوب السوداء المنتظمة في المركز وتندمج في النهاية ، لتصبح IMBH واحدًا.
من ناحية أخرى ، من الممكن أيضًا أن يحتوي مركز العنقود على العديد من الثقوب السوداء الأصغر حجمًا والأجسام المظلمة الأخرى مثل الأقزام البيضاء و النجوم النيوترونية تدور حوله – كل نتائج النجوم التي وصلت إلى نهاية حياتها – منتشرة في حجم من الفضاء أكبر بكثير مما تشغله IMBH.
ومع ذلك ، من الصعب العثور على دليل على ذلك. إحدى الطرق هي النظر إلى مدارات النجوم في العنقود. جميعهم يدورون حول مركز المجموعة ، وإذا كان هناك ثقب أسود واحد ، فستكون مداراتهم مختلفة قليلاً ، على سبيل المثال ، عن مجموعة أكبر وأكثر انتشارًا من الثقوب السوداء الصغيرة.
هذا يتطلب قياسات دقيقة بشكل لا يصدق للنجوم في العنقود ، ومع ذلك ، لم يكن هذا ممكنًا حتى وقت قريب. تولى زوج من علماء الفلك المهمة. نظروا إلى NGC 6397 ، وهو شكل كروي في كوكبة من آرا. إنها ثاني أقرب نقطة إلى الأرض على مسافة حوالي 7800 سنة ضوئية ، لذلك يسهل قياس الحركات النجمية. هذا أيضا استرخاء، المصطلح الغريب الذي يستخدمه علماء الفلك للإشارة إلى أن النجوم الموجودة فيه كانت موجودة لفترة طويلة ومن المرجح جدًا أن تتفاعل مع الآخرين ، لذلك يمكن أن تسقط النجوم الضخمة في المركز. راقبوا النجوم باستخدام هابل ، وغايا ، والتلسكوب الكبير جدًا ليروا كيف تحركت النجوم بمرور الوقت ولحساب مداراتها.
ثم أجروا سلسلة من عمليات محاكاة نماذج الكمبيوتر الإحصائية لمعرفة الشكل الذي يجب أن تبدو عليه المدارات إذا كان هناك IMBH في مركز NGC 6397 بالنسبة إلى سحابة من الثقوب السوداء.
وجدوا أنه هو ممكن هناك كتلة ثقيلة الكتلة (IMBH) هناك ، في مكان ما حوالي 500 إلى 650 ضعف كتلة الشمس. على الرغم من أن حساباتهم المدارية تسمح بذلك ، إلا أنه من غير المحتمل في الواقع. عندما تندمج الثقوب السوداء لتكوين ثقب أسود أكبر ، فإنها تعطي طاقة على شكل موجات ثقالية. يمكن أن يؤدي هذا إلى ركل الثقب الأسود الناتج ، ويتصرف مثل الصاروخ ، مما يمنحه سرعة عالية إلى حد ما.. اكتشفوا أن ما لا يقل عن 1000 ضعف كتلة الشمس يجب أن يكون قد تلقى طاقة كافية لمغادرة الكتلة بالكامل!
هذا يترك سربًا من الأجسام المظلمة مثل الجاني الذي يشكل مدارات النجوم. تشير نماذجهم إلى أنها مناسبة بشكل أفضل. وجدوا أن كتلة تعادل حوالي 1 إلى 2٪ من الكتلة الكلية للعنقود – أي ما يعادل حوالي 1000 إلى 2000 ضعف كتلة الشمس – موزعة على حجم كروي يبلغ حوالي نصف عام – يفسر الضوء التكوينات المدارية يرون في نجوم العنقود.
نوبة ضيقة. النجم الأقرب إلى الشمس ألفا قنطورس، على بعد 4.37 سنة ضوئية منا ، لكن النواة الكروية ستكون كذلك بالآلاف النجوم في نفس هذا الحجم!
ويتوقعون أن يكون نصف هذه الأجسام ثقوبًا سوداء ذات كتلة نجمية ، وحوالي 4/5 من البقية عبارة عن أقزام بيضاء و 1/5 نجوم نيوترونية.
هذا سيجعل مركز NGC 6397 مقبرة النجوم ، حيث لا تزال أشباح ذواتهم السابقة تطارد قلبهم.
من الممكن أن يكون هذا هو الحال بالنسبة للعديد من العناقيد الكروية ، ولكنه يتطلب ملاحظات إضافية ليتم التحقق منها. وهذا يتركنا مع مشكلة غريبة: نحن نعلم أنه يجب أن توجد IMBHs ، ولا يوجد سبب حقيقي يجعلنا نعتقد أنه لا ينبغي لها ، ومع ذلك فإن العثور عليها أمر صعب.
يبدو أنه يمكننا حذف NGC 6397 من هذه القائمة. لحسن الحظ ، لا يزال هناك عالم كامل من حولنا يجب البحث عنه. إذا كانوا هناك ، فمن الجيد أن نجدهم.
