مثل سترة كارديجان قديمة ، يجب أن تكون مجرة درب التبانة مليئة تمامًا الثقوب السوداء.
وفقًا لأفضل تقديراتنا ، يجب أن يكون هناك ما يصل إلى 10 مليون إلى 1 تريليون الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية الموجودة هناك ، تنجرف بسلام وهدوء عبر المجرة. هناك مشكلة واحدة فقط عندما يتعلق الأمر بإحصائهم: ما لم يتمكنوا من اصطدام بعض المواد المارة في مجال جاذبيتهم ، فإنهم في الأساس غير مرئيين.
غير أن غير مرئي لا يعني أنه غير قابل للاكتشاف. لأول مرة ، تمكن فريق دولي من العلماء من اكتشاف ثقب أسود وحيد وهادئ على بعد أقل من 5200 سنة ضوئية. تم تحميل اكتشافهم ، الذي لم تتم مراجعته بعد ، إلى خادم ما قبل الطباعة arXiv.
كيف فعلوا ذلك؟ حسنًا ، نظرًا لأننا لا نمتلك حاليًا (وقد لا نمتلك أبدًا) الأدوات اللازمة لسبر الثقب الأسود مباشرةً ، فعلينا أن نلاحظ آثاره على الفضاء المحيط به. بالنسبة للثقب الأسود الهادئ ، فإن هذا التأثير هو الجاذبية. ولأن مجال الجاذبية للثقب الأسود شديد للغاية ، فإنه يلتوي ويلوي أي ضوء قد ينتقل من خلاله.
لذلك ، عندما يقوم شيء غير مرئي بتكبير ضوء نجم بعيد ، مما يجعله ينمو بشكل أكثر سطوعًا بشكل غريب ، كان علماء الفلك يعرفون أن هناك على الأرجح مجال جاذبية يمر من خلاله.
تسمى هذه الظاهرة بالعدسة الدقيقة للجاذبية ، وقد استخدمناها لتحديد الأجسام الصغيرة الخافتة التي قد يصعب على تلسكوباتنا رصدها بطريقة أخرى. لكن هذه هي المرة الأولى التي نرى فيها ثقبًا أسودًا منفردًا.
“لقد أبلغنا عن أول اكتشاف وقياس جماعي لا لبس فيه لثقب أسود ذو كتلة نجمية معزولة ،” كتب فريق من علماء الفلك بقيادة كايلاش ساهو من معهد علوم التلسكوب الفضائي.
“نظهر أن العدسة لا تصدر أي ضوء يمكن اكتشافه ، بالإضافة إلى وجود كتلة أعلى مما هو ممكن لقزم أبيض أو نجم نيوترونيؤكد طبيعة الثقب الأسود. “
تحدث العدسة الدقيقة للجاذبية عندما يمر جسم ذو مجال جاذبية تقريبًا أمام نجم بعيد.
يتسبب مجال الجاذبية هذا في انحناء الزمكان ؛ عندما ينتقل الضوء عبر مجال الجاذبية ، فإنه يتبع ذلك الانحناء ، مما يتسبب في “الانحناء” الفعال لمساره. هذا يكبر الضوء ويغير بشكل طفيف الموضع الظاهري للنجم البعيد.
أدت أحداث العدسة الدقيقة السابقة إلى اكتشاف الكواكب الخارجية والنجوم التي لا يمكن رؤيتها. التجارب التي تم إعدادها لمراقبة السماء تكشف عن الآلاف من أحداث العدسة الدقيقة كل عام ؛ معظمها عبارة عن نجوم تتحرك أمام النجوم الأخرى ، وهذا ليس مفاجئًا بالنظر إلى عدد النجوم الموجودة هناك.
في 2 يونيو 2011 ، قام اثنان من استطلاعات العدسة الدقيقة المنفصلة – تجربة عدسة الجاذبية الضوئية (OGLE) ورصد العدسات الدقيقة في الفيزياء الفلكية (MOA) – بشكل مستقل بتسجيل حدث انتهى به المطاف إلى الذروة في 20 يوليو.
كان هذا الحدث ، المسمى MOA-2011-BLG-191 / OGLE-2011-BLG-0462 (اختصارًا إلى MOA-11-191 / OGLE-11-0462 ، لأنه شهي) ، رائعًا. لم تكن طويلة بشكل غير عادي ، حوالي 270 يومًا ، ولكنها أظهرت أيضًا تكبيرًا عاليًا بشكل غير عادي. نظرًا لأن أحداث التكبير العالي حساسة للاضطرابات ، مثل التي يمكن رؤيتها من كوكب يدور حول جسم العدسة ، فقد التقى العلماء لأخذ ملاحظات المتابعة وإجراء التحليلات.
تم أخذ ملاحظات للمنطقة في ثماني مناسبات منفصلة باستخدام تلسكوب هابل الفضائي ، حتى عام 2017. مسلحين بهذه البيانات ، بدأ ساهو وفريقه في تحليل الأرقام ، ووجدوا أن الأنسب للبيانات كان الثقب الأسود ، وليس الثقب الأسود. نجمة.
في الواقع ، تمكنوا حتى من أخذ قياسات للثقب الأسود. سمحت التغييرات التي لوحظت في ضوء النجم البعيد للفريق بحساب كتلته وحركته. ووجدوا أن الثقب الأسود كتلته تساوي 7.1 مرة كتلة الشمس. هذا من شأنه أن يجعل أفق الحدث حوله فقط 42 كيلومترا (26 ميلا) عبر.
خذ لحظة لتتعجب من ذلك. تمكن العلماء من اكتشاف جسم غير مرئي يقل طوله عن عُشر جراند كانيون من أكثر من 5000 سنة ضوئية من خلال دراسة الضوء المتغير لنجم بعيد. هذا رائع.
وهنا حيث يصبح الأمر أكثر برودة. قام الفريق بحساب السرعة التي يتحرك بها هذا الجسم عبر درب التبانة: 45 كيلومترًا (28 ميلاً) في الثانية. هذا لا يجعله مجرد ثقب أسود قديم بل ثقب أسود جامح.
ربما تم قذفه في الفضاء عندما انفجر نجمه السابق في مستعر أعظم. إذا كان مثل هذا الانفجار المستعر الأعظم غير متوازن ، يمكن للقوة غير المتكافئة أن تدفع قلب النجم المنهار إلى الفضاء ، في ما نسميه ركلة الولادة. لقد رأينا هذه النجوم من قبل: القزم الأبيض LP 40-365 و النجم النابض PSR J0002 + 6216 مثالان.
وجدت دراسة أجريت عام 2019 أنه يمكن أن يكون هناك الملايين من الثقوب السوداء التي يتم ركلها بشكل طبيعي والتي يتم تكبيرها بسرعات عالية حول مجرة درب التبانة. سيكون رائعًا بشكل لا يصدق إذا كان MOA-11-191 / OGLE-11-0462 واحدًا منهم.
من الممكن أن يكون الجسم قد انجرف خلال منطقة عالية الكثافة من الفضاء. قال الباحثون إن العمل المستقبلي قد يتضمن استخدام تلسكوبات حساسة للأشعة السينية لتحديد ما إذا كان الثقب الأسود المفترض يراكم أي مادة من الوسط النجمي المحيط به.
بالإضافة إلى ذلك ، يمكن للأجهزة المستقبلية اكتشاف المزيد من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية المعزولة. بمجرد اكتشاف السكان ودراستهم ، سنكون قادرين على استخدام هذه البيانات لمعرفة المزيد عن MOA-11-191 / OGLE-11-0462 والثقوب السوداء التي تسكن مجرة درب التبانة بشكل عام.
تم إرسال بحث الفريق إلى مجلة الفيزياء الفلكية ومتاح في arXiv.
