تم اكتشاف ثقب أسود وحش في مكان قريب مما يجعل عمله صامتًا: ScienceAlert

الثقوب السوداء هي من بين أكثر الأشياء روعة وغموضًا في الكون المعروف. تتشكل هذه الكواكب الثقالية العملاقة عندما تتعرض النجوم الضخمة لانهيار جاذبي في نهاية عمرها الافتراضي وتتخلص من طبقاتها الخارجية في انفجار هائل (مستعر أعظم).

في هذه الأثناء ، تصبح البقايا النجمية كثيفة لدرجة أن انحناء الزمكان يصبح لانهائيًا في جواره وتكون جاذبيته شديدة جدًا بحيث لا يمكن لأي شيء (ولا حتى الضوء) الهروب من سطحه. هذا يجعل من المستحيل ملاحظتها باستخدام التلسكوبات البصرية التقليدية التي تدرس الأشياء في الضوء المرئي.

نتيجة لذلك ، يبحث علماء الفلك عادةً عن الثقوب السوداء ذات الأطوال الموجية غير المرئية أو من خلال ملاحظة تأثيرها على الأجسام الموجودة في جوارها.

بعد التشاور مع إصدار بيانات Gaia 3 (DR3) ، فريق من علماء الفلك بقيادة جامعة ألاباما هانتسفيل (UAH) مؤخرًا لاحظ وجود ثقب أسود في الفناء الخلفي الكوني. كما وصفوا في دراستهم ، هذا الوحش ثقب أسود تبلغ كتلة شمسنا ما يقرب من اثني عشر مرة وتقع على بعد حوالي 1550 سنة ضوئية من الأرض.

نظرًا لكتلته وقربه النسبي ، يوفر هذا الثقب الأسود فرصًا لعلماء الفيزياء الفلكية.

قادت الدراسة الدكتورة سوكانيا تشاكرابارتي ، رئيسة Pei-Ling Chan Endowed في قسم الفيزياء في جامعة UAH. وانضم إليها علماء فلك من مراصد معهد كارنيجي للعلوم ، ومعهد روتشستر للتكنولوجيا ، ومعهد SETI ، ومركز كارل ساجان ، وجامعة كاليفورنيا بسانتا كروز ، وجامعة كاليفورنيا في بيركلي ، وجامعة نوتردام ، ويسكونسن-ميلووكي ، وهاواي ، وييل.

الورقة التي تصف النتائج التي توصلوا إليها مؤخرًا ظهرت على الإنترنت وتتم مراجعته من قِبل مجلة الفيزياء الفلكية.

الثقوب السوداء ذات أهمية خاصة لعلماء الفلك لأنها توفر فرصًا لدراسة قوانين الفيزياء في ظل أشد الظروف قسوة. في بعض الحالات ، مثل الثقوب السوداء الهائلة (SMBH) الموجودة في مركز معظم المجرات الضخمة ، فإنها تلعب أيضًا دورًا حيويًا في تكوين المجرات وتطورها.

ومع ذلك ، لا تزال هناك أسئلة لم يتم حلها بشأن الدور الذي تلعبه الثقوب السوداء غير التفاعلية في تطور المجرات. تتكون هذه الأنظمة الثنائية من ثقب أسود ونجم ، حيث لا يقوم الثقب الأسود بسحب المواد من رفيقه النجم. قال الدكتور شاكراباري في غريفنا خبر صحفى:

“لم يتضح بعد كيف تؤثر هذه الثقوب السوداء غير المتفاعلة على ديناميكيات المجرة في مجرة ​​درب التبانة. إذا كانت عديدة ، فقد تؤثر على تكوين مجرتنا ودينامياتها الداخلية. لقد بحثنا عن الأجسام التي تم الإبلاغ عن وجود كتل مصاحبة كبيرة لها ولكن يمكن أن يُعزى سطوعها إلى نجم واحد مرئي. وبالتالي ، لديك سبب وجيه للاعتقاد بأن رفيقك مظلمة. “

للعثور على الثقب الأسود ، قامت الدكتورة تشاكرابارتي وفريقها بتحليل البيانات من Gaia DR3 ، والتي تضمنت معلومات عن ما يقرب من 200000 نجم ثنائي رصدتها وكالة الفضاء الأوروبية (ESA). مرصد جايا. تابع الفريق مصادر الاهتمام من خلال استشارة القياسات الطيفية من تلسكوبات أخرى ، مثل Automated Planet Finder التابع لمرصد Lick ، ​​وتلسكوب ماجلان العملاق (GMT) ، ومرصد WM Keck في هاواي.

أظهرت هذه القياسات تسلسلًا رئيسيًا لنجم يخضع لقوة جاذبية قوية. كما د. شاكراباري شرح:

“يمكن تحديد شد الثقب الأسود على النجم المرئي الشبيه بالشمس من خلال هذه القياسات الطيفية ، والتي تعطينا سرعة خط البصر بسبب انزياح دوبلر. من خلال تحليل سرعات خط البصر للمرئي نجم – وهذا النجم المرئي يشبه شمسنا – يمكننا استنتاج مدى ضخامة رفيق الثقب الأسود ، بالإضافة إلى فترة الدوران ، ومدى انحراف المدار. أكدت هذه القياسات الطيفية بشكل مستقل حل Gaia الذي أشار أيضًا أن هذا النظام الثنائي يتكون من نجم مرئي يدور حول جسم ضخم للغاية “.

عادةً ما يكون من السهل ملاحظة تفاعل الثقوب السوداء في الضوء المرئي لأنها في مدارات أكثر إحكامًا وتسحب المواد من رفاقها النجميين. تشكل هذه المادة قرصًا تراكميًا على شكل طارة حول الثقب الأسود يتم تسريعها إلى سرعات نسبية (قريبة من سرعة الضوء) ، لتصبح عالية الطاقة وتصدر أشعة سينية.

نظرًا لأن الثقوب السوداء غير المتفاعلة لها مدارات أوسع ولا تشكل هذه الأقراص ، يجب الاستدلال على وجودها من تحليل حركات النجم المرئي. قال دكتور شاكرابارتي:

“غالبية الثقوب السوداء في الأنظمة الثنائية موجودة في ثنائيات الأشعة السينية – بعبارة أخرى ، تكون ساطعة في الأشعة السينية بسبب بعض التفاعل مع الثقب الأسود ، غالبًا بسبب الثقب الأسود الذي يلتهم النجم الآخر. من النجم الآخر يسقط هذا الجهد الثقالي العميق جيدًا ، يمكننا رؤية الأشعة السينية. في هذه الحالة ، نحن ننظر إلى ثقب أسود وحش ، لكنه يدور في مدار طويل مدته 185 يومًا ، أو حوالي نصف عام . إنه بعيد جدًا عن النجم المرئي ولا يحرز أي تقدم تجاهه “.

يمكن أن تؤدي التقنيات التي استخدمتها الدكتورة تشاكرابارتي وزملاؤها إلى اكتشاف العديد من الأنظمة غير التفاعلية.

وفقًا للتقديرات الحالية ، يمكن أن يكون هناك مليون نجم مرئي في مجرتنا لها رفقاء من الثقوب السوداء الضخمة. في حين أن هذا يمثل جزءًا صغيرًا من عدد النجوم (حوالي 100 مليار نجم) ، فإن القياسات الدقيقة لمرصد جايا قد ضيقت هذا البحث. حتى الآن ، حصل Gaia على بيانات حول المواقع والحركات المناسبة لأكثر من مليار كائن فلكي – بما في ذلك النجوم والمجرات ،

ستسمح الدراسات الإضافية لهذه المجموعة لعلماء الفلك بمعرفة المزيد عن هذه المجموعة من الأنظمة الثنائية ومسار تكوين الثقوب السوداء. كما د. تشاكرابارتي تلخيص:

“هناك حاليًا العديد من الطرق المختلفة التي اقترحها المنظرون ، ولكن الثقوب السوداء غير المتفاعلة حول النجوم المضيئة هي نوع جديد جدًا من السكان. لذلك ، من المحتمل أن يستغرق الأمر بعض الوقت لفهم التركيبة السكانية الخاصة بهم ، وكيف تتشكل ، وكيف تختلف هذه القنوات – أو إذا كانت متشابهة – عن المجموعات الأكثر شهرة للتفاعل ، ودمج الثقوب السوداء “.

تم نشر هذه المقالة في الأصل بواسطة الكون اليوم. اقرأ المقال الأصلي.