ربما اكتشفنا ثقبًا أسود نادرًا “مفقودًا” في الفناء الخلفي السماوي الخاص بنا: ScienceAlert

في قلب كرة من النجوم تنجرف عبر مجرة ​​درب التبانة يتربص وحش.

يقع على بعد حوالي 6000 سنة ضوئية ، يبدو أن مجموعة كروية تعرف باسم Messier 4 تتكتل حول ثقب أسود تبلغ كتلته 800 ضعف كتلة شمسنا.

هذا ليس وزن ريشة ، لكنه بعيد عن كونه عملاقًا أيضًا. في الواقع ، يقع الجسم في نطاق كتلة متوسط ​​نادرًا ما يُرى ، بين أصغر الثقوب السوداء و chonkers فائقة الكتلة.

حتى الآن ، كانت اكتشافاتنا الوحيدة لهذه الثقوب السوداء غير مباشرة وغير حاسمة ، وهذا الاكتشاف ليس استثناءً.

ومع ذلك ، فهو أحد أفضل المرشحين حتى الآن ، وهو قريب بدرجة كافية بحيث يمكن إجراء دراسة المتابعة بسهولة نسبيًا. قد يساعدنا هذا أخيرًا في العثور بشكل قاطع على أحد هذه الأشياء المراوغة ، وحل أحد أكثر الألغاز المحيرة للثقوب السوداء.

“نادرًا ما يتعلق العلم باكتشاف شيء جديد في لحظة واحدة” يقول عالم الفلك تيمو بروستي وكالة الفضاء الأوروبية. “يتعلق الأمر بالتأكد أكثر من نتيجة خطوة بخطوة ، وقد تكون هذه خطوة واحدة نحو التأكد من وجود ثقوب سوداء متوسطة الكتلة.”

لقد حددنا عددًا كبيرًا جدًا من الثقوب السوداء في الكون ، وهناك شيء غريب جدًا توزيعهم الشامل. هناك نوعان من المجموعات السكانية المتميزة: الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية ، والتي تصل إلى حوالي 100 ضعف كتلة الشمس ؛ والثقوب السوداء الهائلة ، التي تقع في قلب المجرات وتدخل في ملايين إلى مليارات من الشمس.

بين هذين النطاقين الكتليين … عدد كبير جدًا ليس كثيرًا على الإطلاق ، حقًا. هذا يشكل لغزًا كبيرًا ، وهو في الأساس ، لماذا لا؟ ألا توجد ثقوب سوداء متوسطة الكتلة؟ أم أنهم موجودون هناك ، ولا يمكننا اكتشافهم لسبب ما؟

نحن نعلم كيف تتشكل الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية – الانهيار الأساسي للنجوم الضخمة ، والاندماجات بين هذه الأجسام. لكننا لسنا متأكدين جدًا بشأن تشكيل الثقوب السوداء الهائلة. هل تنمو من اندماجات متتالية للثقوب السوداء الأصغر أم أنها تمتص المواد وتتضخم في الحجم؟

قد تكون الثقوب السوداء ذات الكتلة المتوسطة دليلًا ، مما يشير إلى أنها يمكن أن تبدأ صغيرة وتنمو بشكل كبير بمرور الوقت. من المؤكد أنه سيكون منطقيًا للغاية ، لكن ندرة هذه الأفكار تشكل عائقًا فعالًا جدًا لهذه الفكرة.

موقع واحد ممكن حيث قد تكون هذه الثقوب السوداء كامنة في قلوب الحشود الكروية. هذه عناقيد كثيفة بشكل لا يصدق ، وكروية بشكل ملحوظ من حوالي 100000 إلى مليون أو نحو ذلك من النجوم ، والتي تشكلت في الغالب في نفس الوقت من نفس سحابة الغاز. الدراسات السابقة التي ركزت على العناقيد الكروية وجدت تركيزات عالية من الكتلة في مراكزها تتفق مع نطاقات كتلة الثقوب السوداء متوسطة الكتلة.

ميسييه 4 هو أقرب تجمع كروي إلى الأرض. بقيادة عالم الفلك إدواردو فيترال من معهد علوم التلسكوب الفضائي ، استخدم فريق من الباحثين تلسكوبين فضائيين قويين ، هابل وغايا ، لإلقاء نظرة فاحصة على النجوم بداخله. قاموا بتتبع حركات حوالي 6000 نجم في العنقود ، لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم ربط هذه الحركات بمدارات حول كتلة صغيرة كثيفة.

لا يمكننا عادةً رؤية الثقوب السوداء إذا لم تكن المادة تتراكم بنشاط ، لكن تلك المدارات ستشكل دليلاً موثوقًا به إلى حد كبير. وكشفت حساباتهم شيئًا ما ، كتلته حوالي 800 كتلة شمسية. على الرغم من أن ما قد يكون هذا الشيء غير واضح.

https://www.youtube.com/watch؟v=xQSRVbpBlDo إطار الحدود = “0 ″ allow =” مقياس التسارع ؛ تشغيل تلقائي؛ الكتابة الحافظة. الوسائط المشفرة جيروسكوب؛ صور في صور؛ مشاركة الويب “allowfullscreen>

“باستخدام أحدث بيانات Gaia و Hubble ، لم يكن من الممكن التمييز بين مجموعة مظلمة من بقايا النجوم ومصدر واحد أكبر شبيه بالنقطة ،” يقول فيترال. “لذا فإن إحدى النظريات المحتملة هي أنه بدلاً من أن تكون الكثير من الأجسام المظلمة الصغيرة المنفصلة ، يمكن أن تكون هذه الكتلة المظلمة عبارة عن ثقب أسود متوسط ​​الحجم.”

لمحاولة تضييقها ، أجرى الفريق نمذجة وإزالة النجوم لمعرفة كيف يغير ذلك شكل الكتلة. تؤدي إزالة نجم سريع الحركة بشكل خاص إلى نشر الكتلة على مسافة أكبر ، كما قد ترى من سرب من الثقوب السوداء الصغيرة والنجوم النيوترونية. أظهر المزيد من النمذجة أن الكتلة لا تنتشر عبر مساحة كبيرة بما يكفي لتكون مثل هذا السرب.

بالإضافة إلى ذلك ، سيكون سرب من الثقوب السوداء قريبًا جدًا من بعضها البعض لدرجة أنها ستخلق في الأساس حالة من الفوضى. تفاعلات الجاذبية ستجعل النجوم تطير خارج العنقود ، تلطيخها فوضوية عبر السماء. قد نكون ، في الواقع ، قد رأينا بالفعل آثار هذا في ملف مجموعة النجوم المسماة Palomar 5.

“لدينا ثقة جيدة بأن لدينا منطقة صغيرة جدًا بها الكثير من الكتلة المركزة. إنها أصغر بنحو ثلاث مرات من الكتلة المظلمة الأكثر كثافة التي وجدناها من قبل في العناقيد الكروية الأخرى ،” يقول فيترال.

“بينما لا يمكننا التأكيد تمامًا على أنها نقطة مركزية للجاذبية ، يمكننا أن نظهر أنها صغيرة جدًا. إنها صغيرة جدًا بالنسبة لنا لنكون قادرين على تفسير غير كونها ثقبًا أسودًا واحدًا. بدلاً من ذلك ، قد يكون هناك نجم نجمي الآلية التي لا نعرف عنها شيئًا ، على الأقل في الفيزياء الحالية “.

لذلك ، باستثناء الفيزياء الجديدة أو النجوم غير المرئية ، يبدو أن الثقب الأسود ذو الكتلة المتوسطة هو التفسير الأكثر ترجيحًا في الوقت الحالي. ومع ذلك ، لا يزال وجود عدد من الثقوب السوداء الصغيرة تفسيرًا واقعيًا. ينصح الباحثون بمزيد من الملاحظات عن العنقود باستخدام هابل وتلسكوب جيمس ويب الفضائي لتقييد حركات النجوم بداخله بشكل أفضل.

تم نشر النتائج في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.