كتب – رامز يوسف:
قال باحثون إنهم ربما اكتشفوا أبعد ثقب أسود فائق الكتلة على الإطلاق، باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، في مجرة GHZ2، وهي مجرة بعيد جدًا نشأت بعد 350 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم.
نشرت الدراسة على خادم arXiv للنشر المسبق، واعتمد الباحثون على ملاحظات من جهازي مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة وجهاز الأشعة تحت الحمراء المتوسطة في جيمس ويب.
قال أوسكار تشافيز أورتيز، طالب الدكتوراه في قسم علم الفلك بجامعة تكساس في أوستن والمؤلف الرئيسي للدراسة: “ولدت مجرة GHZ2 في بدايات الكون، ما يترك وقتًا قصيرًا نسبيًا لنمو ثقب أسود فائق الكتلة ومجرته المضيفة معًا.. واكتشاف نظام كهذا في هذه الحقبة المبكرة يثير تساؤلات حول كيفية اكتساب الثقوب السوداء فائقة الكتلة هذا الحجم بهذه السرعة”.
وأضاف أورتيز أن هناك فرضيتين رئيسيتين لكيفية تشكل هذه الثقوب السوداء فائقة الكتلة في وقت مبكر جدًا: إما أنها “بذور خفيفة” تنمو بسرعة هائلة، أو “بذور ثقيلة” تبدأ بكتل كبيرة، ما يمنحها بداية جيدة.
منذ الإعلان عن اكتشاف GHZ2 في عام 2022، استخدم علماء الفلك تلسكوب جيمس ويب للعثور على العديد من المجرات البعيدة. وتتميز GHZ2 بخطوط انبعاث شديدة الكثافة، وهي نطاقات ضوئية ساطعة تنبعث من ذرات أو أيونات معينة عندما تُنشَّط إلكتروناتها ثم تُطلق طاقة بأطوال موجية محددة. تحمل هذه الخطوط أدلة على العمليات التي تُغذي GHZ2.
قال خورخي زافالا، الأستاذ المساعد في قسم علم الفلك بجامعة ماساتشوستس أمهرست والمؤلف المشارك في الدراسة: “نرصد خطوط انبعاث تتطلب إنتاج قدر كبير من الطاقة، تُعرف باسم خطوط التأين العالية”.
وأوضح زافالا أن الفهم الحالي لتأين الغاز – تسخين الغاز الذي يُحوِّل الذرات إلى أيونات عن طريق فقدان أو اكتساب الإلكترونات – يعتمد بشكل أساسي على مناطق تكوُّن النجوم القريبة، وعادةً لا يُراعي خطوط التأين عالية الكثافة. غالبًا ما توجد هذه الخطوط، والعلاقة بينها، في النوى المجرية النشطة (AGN)، التي تحتوي على ثقوب سوداء نشطة التغذية في مراكزها، مع وجود إشعاعات أكثر طاقة.
كان من الأدلة الحاسمة اكتشاف خط انبعاث C IV λ1548، والذي يأتي من كربون ثلاثي التأين – أي ذرات كربون فقدت 3 إلكترونات. وقال تشافيز أورتيز: “يتطلب إزالة 3 إلكترونات مجالًا إشعاعيًا شديد الكثافة، وهو أمر يصعب تحقيقه بالنجوم وحدها”.
تُنتج النوى المجرية النشطة (AGN) بشكل طبيعي مثل هذه الفوتونات عالية الطاقة. أشارت قوة هذا الخط بقوة إلى أن GHZ2 قد تستضيف ثقبًا أسود نشط التغذية، مما حفز الباحثين على إجراء تحليل متعمق.
نظرًا لأن GHZ2 نظام غير عادي يتحدى النماذج الحالية، فقد اضطر الباحثون إلى تطوير نماذج مفصلة لمطابقة سلوكه الفريد وفهم مساهمات كل من النجوم والنوى المجرية النشطة في ضوء المجرة. تضمنت هذه العملية اختبار النماذج وتحسينها بشكل متكرر لضمان تمثيلها الدقيق لخصائص المجرة.
كشف تحليلهم أنه بينما يمكن تفسير خطوط طيف الضوء المرئي بتكوين النجوم وحده، فإن خط الكربون القوي بشكل خاص يتطلب وجود نوى مجرية نشطة. أشارت هذه النتيجة إلى أن بعض ضوء المجرة يُظهر مساهمات من ثقب أسود فائق الكتلة جائع.
ومع ذلك، أشار زافالا إلى أن GHZ2 تفتقر إلى بعض المؤشرات الأخرى لوجود نواة مجرية نشطة. هذا يعني أن المجرة قد تكون مدعومة بشكل رئيسي بالنجوم – إذا كانت تلك النجوم فائقة الكتلة، بكتل تتراوح بين مئات وآلاف أضعاف كتلة الشمس، أو إذا حدث تكوين النجوم في GHZ2 بشكل مختلف تمامًا عما نفهمه حاليًا.
وهناك احتمال آخر وهو أن ضوء المجرة يأتي جزئيًا من نجوم عادية وجزئيًا من مصادر أكثر غرابة، مثل النجوم فائقة الكتلة أو نواة مجرية نشطة.
المصدر: livescience
اقرأ أيضا:
