شاندرا هو الثقب الأسود الأبعد الذي اكتشفته تلسكوبات ويب

قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار حول الاكتشافات الرائعة والإنجازات العلمية والمزيد.

سي إن إن
—

اكتشف تلسكوبان قويان تابعان لوكالة ناسا أقدم وأبعد ثقب أسود تم اكتشافه على الإطلاق.

ساعدت البيانات التي تم التقاطها بواسطة الأشعة السينية النشطة من مرصد شاندرا للأشعة السينية وتلسكوب جيمس ويب الفضائي علماء الفلك على اكتشاف توقيع ثقب أسود متنامٍ في الكون المبكر بعد 470 مليون سنة من الانفجار الكبير، الذي حدث قبل 13.8 مليار سنة.

تم وصف هذه النتيجة في دراسة نشرت يوم الاثنين في المجلة علم الفلك الطبيعيقد يساعد علماء الفلك في فهم كيفية تشكل الثقوب السوداء فائقة الكتلة في الكون.

وقال مؤلف الدراسة الرئيسي أجوس بوجدان في بيان: “نحتاج إلى شاندرا للعثور على هذه المجرة البعيدة الرائعة وثقبها الأسود الهائل”. “لقد استفدنا أيضًا من العدسة المكبرة الكونية التي عززت كمية الضوء التي اكتشفناها.” بوجدان عالم فيزياء فلكية في مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في كامبريدج، ماساتشوستس.

ويذكر تأثيرًا يسمى عدسة الجاذبية، والذي يحدث عندما تعمل الأجسام القريبة – في هذه الحالة مجموعة المجرات – مثل عدسة مكبرة للأجسام البعيدة. تعمل الجاذبية بشكل أساسي على تغيير وتضخيم ضوء المجرات البعيدة في خلفية التكبير، مما يمكننا من مراقبة السمات السماوية غير المرئية.

اكتشف علماء الفلك ثقبًا أسودًا في مجرة ​​تسمى UHZ1. وللوهلة الأولى، تبدو المجرة وكأنها في نفس اتجاه المجرة المعروفة باسم أبيل 2744، والتي تقع على بعد حوالي 3.5 مليار سنة ضوئية من الأرض. لكن البيانات التي جمعها تلسكوب ويب تظهر أن UHZ1 بعيد بالفعل ويقع على بعد 13.2 مليار سنة ضوئية من الأرض.

السنة الضوئية تساوي 5.88 تريليون ميل، وهي المسافة التي يقطعها شعاع الضوء في سنة واحدة. بالنظر إلى المسافة بين الأرض والأجسام منذ الأيام الأولى للكون، عندما ترصد التلسكوبات مثل ويب هذا الضوء، فإن الأمر يشبه النظر إلى الوراء في الزمن.

استخدم الفريق مرصد شاندرا للكشف عن الغازات شديدة السخونة التي تنبعث منها الأشعة السينية داخل UHZ1، وهو المصطلح الذي يشير إلى ثقب أسود هائل ينمو في الحجم.

أصبح هذا الاكتشاف ممكنًا بفضل مجموعة المجرات أبيل، التي كثفت ضوء الأشعة السينية المنبعثة من مجرة ​​UHZ1 والثقب الأسود بمعامل أربعة.

ويعتقد علماء الفلك أن هذا الاكتشاف سيساعدهم على فهم أفضل لمدى سرعة تشكل الثقوب السوداء الهائلة ووصولها إلى كتلتها الهائلة بعد بداية الكون.

ويريد الباحثون معرفة ما إذا كانت الأجرام السماوية العملاقة تشكلت عندما انهارت سحب الغاز الضخمة، أم أنها كانت نتيجة انفجار النجوم الضخمة الأولى.

“هناك حدود فيزيائية لمدى سرعة نمو الثقوب السوداء بمجرد تشكلها، ولكن الثقوب السوداء الأكثر ضخامة لها بداية قوية. الأمر يشبه زراعة شتلة، يستغرق الأمر وقتًا أقل لتنمو لتصبح شجرة كاملة الحجم مما لو بدأت وقال آندي، عالم الأبحاث في علوم الفيزياء الفلكية بجامعة برينستون في نيوجيرسي: “بذرة”.

وهو مؤلف مشارك لمقالة Nature Astronomy والمؤلف الرئيسي لورقة أخرى حول مجرة ​​UHZ1 نُشرت في سبتمبر. رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

ومن خلال نشر نتائجه في مجلة Nature Astronomy، وجد الفريق أن كتلة الثقب الأسود الأبعد تساوي تقريبًا الكتلة الإجمالية لجميع النجوم في المجرة. وقال الباحثون إن كتلته تقع في مكان ما بين 10 ملايين و100 مليون شمس، استنادا إلى سطوع وطاقة الأشعة السينية المنبعثة.

عادة، تحتوي الثقوب السوداء الموجودة في مراكز المجرات على 0.1% فقط من كتلة النجوم في المجرة المضيفة لها.

قد يكون الثقب الأسود غير المعتاد “ثقبًا أسودًا ضخمًا” تشكل عندما انهارت سحابة غازية عملاقة. من الناحية النظرية في عام 2017 جوزيف س. و صوفيا س. شارك في تأليف الدراستين فروتون وبريامفاثا ناتاراجان، أستاذ علم الفلك وأستاذ الفيزياء في جامعة ييل في نيو هيفن، كونيتيكت.

وقال ناتاراجان: “نعتقد أن هذا هو أول اكتشاف لثقب أسود ضخم وأفضل دليل على أن بعض الثقوب السوداء تنشأ من سحب غازية ضخمة”. “للمرة الأولى، نرى ثقبًا أسود هائلًا يزن وزن النجوم في مجرته ومرحلة قصيرة قبل أن يتراجع.”