ربما اكتشف علماء الفلك وجود ثقب أسود نادر “الحلقة المفقودة” في أقرب جيراننا

تم العثور للتو على كنز نادر يمكن أن يلقي الضوء على تطور الثقوب السوداء في أقرب مجرة ​​مجرة ​​كبيرة مجاورة.

في مجموعة من النجوم في مجرة ​​المرأة المسلسلة ، AKA M31 ، درس علماء الفلك التغيرات في الضوء لتحديد الثقب الأسود الذي يصل إلى ما يقرب من 100000 ضعف كتلة الشمس. هذا يضع الوحش بشكل مباشر في نظام “الكتلة المتوسطة” – كلاهما بعيد المنال وسعى علماء الفلك بشدة للإجابة على الأسئلة التي يمكنهم الإجابة عليها.

كتب فريقًا دوليًا من علماء الفلك بقيادة Renuka Pechetti من جامعة ليفربول جون مورس في المملكة المتحدة: “في هذه الورقة ، نستخدم نماذج الكتلة عالية الدقة وعلم الحركة لتقديم اكتشاف ~ 100.000 كتلة متوسطة الكتلة السوداء. حفرة (IMBH) ذات أهمية أكبر من 3 سيغما “.

لقطة شاشة 2021 11 19 الساعة 4.15.10 مساءًالكتلة الكروية B023-G78 في مجرة ​​المرأة المسلسلة. (Pechetti et al.، arXiv، 2021)

تم نشر عملهم على خادم arXiv قبل الطباعة ، وقبلت للنشر من قبل الجمعية الفلكية الأمريكية (AAS).

الثقوب السوداء هي وحوش خادعة للغاية. ما لم يكتسبوا المادة بنشاط ، وهي عملية تولد إشعاعًا ساطعًا بشكل لا يصدق ، فلن يصدروا أي ضوء يمكننا اكتشافه. هذا يجعل العثور عليهم مسألة عمل بوليسي ، والنظر في ما يحدث في الفضاء المحيط بهم.

أحد هذه الدلائل على وجود ثقب أسود هو مدارات الأجسام حوله.

تقع معظم الثقوب السوداء التي اكتشفناها ، باستخدام مجموعة متنوعة من الطرق ، في نطاقين من الكتلة. هناك ثقوب سوداء ذات كتلة نجمية ، تصل إلى حوالي 100 ضعف كتلة الشمس ؛ والثقوب السوداء فائقة الكتلة ، والتي تبدأ في نطاق منخفض يبلغ حوالي مليون ضعف كتلة الشمس (ويمكن أن تصبح متكتلة بشكل لا يصدق من هناك).

في المنتصف يوجد نطاق مصنف على أنه متوسط ​​، والقول إن اكتشاف هذه الثقوب السوداء نادر الحدوث هو بخس.

حتى الآن ، لا يزال عدد اكتشافات IMBH منخفضًا بشكل لا يصدق. هذا شيء مثير للانزعاج. بدون ثقوب سوداء متوسطة الكتلة ، يكافح العلماء لحل كيف يمكن أن يتعايش نظامان جماعيان مختلفان تمامًا.

يمكن أن تساعدنا مجموعة صلبة من الثقوب السوداء في نطاق الكتلة المتوسطة على سد الفجوة ، وتقديم آلية يمكن بواسطتها أن تنمو الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية إلى عمالقة.

هذا يقودنا إلى أندروميدا. على وجه التحديد ، مجموعة كروية من النجوم داخل أندروميدا تسمى B023-G078.

B023-G078 هو أكبر تجمع نجمي من هذا القبيل في المجرة ، وهو كتلة من النجوم الكروية تقريبًا ، مرتبطة بالجاذبية ، وتبلغ كتلتها 6.2 مليون كتلة شمسية.

إحدى الطرق التي يمكن أن تتشكل بها هذه العناقيد ، وفقًا للنماذج ، هي عندما تستوعب مجرة ​​أخرى. هذه ظاهرة شائعة جدا. لقد فعلتها مجرة ​​درب التبانة عدة مرات ، كما فعلت أندروميدا. قد تكون الحشود الكروية ما تبقى من النوى المجرية للمجرات الأصغر التي تندرج تحت المجرات الأكبر والثقوب السوداء وكلها.

هذا ما تعتقده Pechetti وزملاؤها أنه قصة أصل B023-G078. لقد درسوا المحتوى المعدني للعنقود ، بناءً على إشارات دقيقة في الضوء المنبعث منه ، وقرروا أن عمره يبلغ حوالي 10.5 مليار سنة ، مع وجود معدن مماثل لتلك الموجودة في نوى المجرة المجردة الأخرى في مجرة ​​درب التبانة.

ثم درسوا الطريقة التي تتحرك بها النجوم حول مركز العنقود لمحاولة حساب كتلة الثقب الأسود الذي يجب أن يكون هناك. عاد هذا نتيجة لحوالي 91000 كتلة شمسية ، والتي تشكل حوالي 1.5 في المائة من كتلة الكتلة.

يشير هذا إلى أن المجرة الأم لـ B023-G078 كانت مجرة ​​قزمة ، سجلت حوالي مليار كتلة شمسية. تم حساب كتلة سحابة ماجلان الكبيرة – وهي مجرة ​​قزمة تدور حول مجرة ​​درب التبانة – بنحو 188 مليار كتلة شمسية ، وتقدر كتلة أندروميدا بنحو 1.5 تريليون كتلة شمسية.

من المحتمل أن يكون هناك شيء آخر يفسر الملاحظات ، لكن لم يتناسب أي من البدائل التي اكتشفها الفريق مع البيانات بالإضافة إلى وجود ثقب أسود متوسط ​​الكتلة.

وكتبوا في ورقتهم “نحن نفضل وجود IMBH واحد بالنظر إلى المؤشرات الأخرى على أن B023-G78 عبارة عن نواة مجردة ، بالإضافة إلى الاكتناز الظاهر للمكون المظلم”.

“ستعطي البيانات عالية الدقة المكانية قيودًا محسّنة على طبيعة الكتلة المظلمة المركزية ويجب أن تكون ذات أولوية قصوى في الحقبة القادمة للتلسكوبات الكبيرة للغاية.”

ورقة الفريق متاحة على موقع arXiv ، وسيتم نشرها من قبل AAS.

التعليقات

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *