بينما يدفع علماء الفلك وجهات نظرنا عن الكون إلى الوراء في الزمن ، تستمر تلسكوباتهم في اكتشاف المفاجآت. هذه هي حالة الثقب الأسود الهائل في CEERS 1019 ، وهي مجرة قديمة جدًا بعيدة.
كم من الوقت ؟ كان موجودًا بالفعل وكان يتجمع بعد حوالي 570 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. رصده تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ودرس ثقبه الأسود. كما أنه أخذ بيانات عن ثقبين أسودين آخرين كما بدوا عندما كان عمر الكون حوالي مليار سنة.
اكتشافات المجرات والثقوب السوداء هي جزء من برنامج مراقبة خاص مع JWST. يطلق عليه مسح علم الإطلاق المبكر للتطور الكوني (CEERS). الفكرة هي الحصول على صور وأطياف مفصلة للأجسام البعيدة في الأشعة تحت الحمراء والأشعة تحت الحمراء الوسطى. تتوهج أجسام من بدايات الكون في الأشعة فوق البنفسجية والضوء المرئي. ومع ذلك ، في الوقت الذي يصل فيه ضوءهم إلينا ، “يتمدد” في نظام الأشعة تحت الحمراء. نظرًا لأن الأشعة تحت الحمراء يمكنها أيضًا اختراق المناطق المتربة ، فإنها توفر فائدة إضافية تتمثل في رؤية الأشياء التي كانت مخفية لولا ذلك.
يفتح اكتشاف الثقوب السوداء في الكون المبكر في المجرات الأولى فهمنا لهذا العصر في التاريخ الكوني. إنه بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم. على سبيل المثال ، فاجأت مجرة CEERS المكتشفة حديثًا وثقبها الأسود الهائل النشط علماء الفلك. وُجد CEERS 1019 في وقت كانت فيه المجرات الأولى تتشكل. لذا يجب أن تكون صغيرة وعديمة الملامح نسبيًا ، أليس كذلك؟ وإذا كان لديهم ثقوب سوداء في ذلك الوقت المبكر ، فيجب أن تكون ذات كتلة منخفضة نسبيًا (للثقوب السوداء). مستقيم؟
مجرة صغيرة وثقبها الأسود
حسنًا ، الأمر معقد. اتضح أن هذه الثقوب السوداء أقل كتلة. لكن ، واحد منهم على الأقل أكبر مما ينبغي. كيف نعرف؟ يمكن لـ JWST دراسة كل من المجرات المبكرة وثقوبها السوداء ، وفقًا لستيف فينكلشتاين ، الباحث الرئيسي في مسح CEERS. وقال: “حتى الآن ، كان البحث في الأجسام في الكون المبكر نظريًا إلى حد كبير”. “باستخدام Webb ، لا يمكننا رؤية الثقوب السوداء والمجرات على مسافات بعيدة فحسب ، بل يمكننا الآن البدء في قياسها بدقة. هذه هي القوة الهائلة لهذا التلسكوب.
إذن كيف يقيس CEERS 1019 وثقبه الأسود؟ تظهر المجرة نفسها على شكل ثلاث عناقيد لامعة بدون أقراص. لذلك لا يزال يجتمع معًا ويخلق نجومًا جديدة بينما يبني هيكله. قال عضو فريق CEERS جيهان كارتالتيب ، الأستاذ المشارك لعلم الفلك في معهد روتشستر للتكنولوجيا في نيويورك: “لسنا معتادين على رؤية الكثير من الهياكل في الصور على هذه المسافات”. “قد يكون اندماج المجرات مسؤولاً جزئياً عن تأجيج النشاط في الثقب الأسود لهذه المجرة ، وقد يؤدي أيضًا إلى زيادة تكوين النجوم.”
وهذا الثقب الأسود الطفولي الهائل؟ إنه مشغول جدًا في تناول الغاز وتبين أنه يبلغ 9 ملايين كتلة شمسية. هذا أقل من بعض الثقوب السوداء في عصره ، لكنه لا يزال أكبر من المتوقع. إنه موجود في وقت مبكر جدًا من التاريخ لدرجة أنه يبدو أنه قد تشكل بعد وقت قصير جدًا من بداية الكون ، وهو أمر مثير للاهتمام.
ومن المثير للاهتمام أن الثقب الأسود يشبه القوس A * ، وهو الثقب الموجود في مركز مجرة درب التبانة. وهو أمر مثير حتى لو كان لا يزال محيرًا. قالت ريبيكا لارسون ، خريجة دكتوراه حديثة: “إن النظر إلى هذا الجسم البعيد باستخدام هذا التلسكوب يشبه إلى حد ما النظر إلى بيانات الثقب الأسود الموجودة في المجرات القريبة من مجرتنا”. خريج جامعة أوستن ، الذي قاد دراسة هذه الأشياء. “هناك الكثير من الخطوط الطيفية لتحليلها!”
حول هذه الخطوط الطيفية
بينما يوضح لنا مشهد الأشعة تحت الحمراء بنية المجرة ، تكشف الخطوط الطيفية عن ميزات أخرى. على سبيل المثال ، يمكن أن تحدد الأطياف سرعات ودرجات حرارة عالية لتدفق الطاقة. في حالة CEERS 1019 ، يلتقط المطياف كلاً من الثقب الأسود والمجرة المضيفة له. تكشف بياناته عن شهية الثقب الأسود للغاز بالإضافة إلى معدل تشكل النجوم. سيكون من المثير للاهتمام معرفة ما إذا كان هذا السيناريو قد تم تنفيذه في المجرات الأخرى في مسح CEERS. في غضون ذلك ، تُعد هذه الاكتشافات المبكرة علماء الفلك لتحسين أفكارهم حول الثقوب السوداء وتكوين المجرات في الكون الوليد.
على وجه الخصوص ، يركز CEERS على هذه الأشياء كما كانت موجودة في وقت إعادة التأين. إنها لحظة في التاريخ الكوني بدأ فيها الضوء ينتقل بحرية عبر الكون الآخذ في الاتساع. جاء هذا الضوء من النجوم الأولى وأدى إلى تأين الغاز بين النجوم والمجرات. يبدو أيضًا أن المجرات بدأت في التجمع خلال هذا الوقت (وربما قبل ذلك). تغطي بيانات المسح التراكم النجمي (الكتلة النجمية) ، والتغيرات المورفولوجية الناتجة عن المجرات ، بالإضافة إلى نمو هذه الثقوب السوداء الأولى. وبالتالي ، فإن دراسة هذه الفترة ضرورية لتتبع التسلسل الزمني لأصول وتطور الكون من خلال تراكم وتحولات هذه المجرات الأولى. هذا هو أحد الأهداف الرئيسية لـ JWST ، الذي أكمل للتو سنته الكاملة الأولى من مراقبة الكون بالأشعة تحت الحمراء.
للمزيد من المعلومات
يجد Webb Telescope أكثر ثقب أسود فائق الكتلة نشاطا
ركز على مسح JWST Cosmic Evolution Early Release Science (CEERS)
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”