كتب – رامز يوسف:
باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، تمكن علماء الفلك من النظر إلى الوراء 13 مليار سنة لاكتشاف أشباه نجوم زائفة وحيدة هائلة الكتلة تعمل بالطاقة الناتجة عن ثقب أسود.
وتسببت ملاحظات تلسكوب جيمس ويب، في حالة ارتباك لدى العلماء، لأن الثقوب السوداء المعزولة يجب أن تكافح لجمع طاقة كافية للوصول إلى حالة هائلة الكتلة، وخاصة بعد بضع مئات من ملايين السنين فقط من الانفجار العظيم. ويزيد هذا الاكتشاف من تعقيد الأمور عندما يتعلق الأمر بغموض كيفية نمو بعض الثقوب السوداء إلى كتل تعادل ملايين أو حتى مليارات من كتلة الشمس عندما كان عمر الكون أقل من مليار سنة.
جاءت النتائج بعد أن استخدم فريق من العلماء تلسكوب جيمس ويب الفضائي لدراسة بيئات 5 من أقدم أشباه النجوم الزائفة المعروفة، والتي تشكلت عندما كان عمر الكون بين 600 و700 مليون سنة. وجد الفريق أن محيط هذه الكوازارات، المعروفة باسم “حقول الكوازارات”، كانت متنوعة بشكل مدهش. كان بعضها عبارة عن بيئات مكتظة كما توقع العلماء، لكن البعض الآخر كان عبارة عن “مخازن فارغة” مأهولة بشكل متفرق والتي ستكافح لتغذية نمو الثقوب السوداء الهائلة الكتلة.
قالت آنا كريستينا إيلرز، الأستاذة المساعدة للفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، في بيان: “على عكس الاعتقاد السابق، نجد، في المتوسط، أن هذه الكوازارات ليست بالضرورة في تلك المناطق ذات الكثافة الأعلى في الكون المبكر. يبدو أن بعضها يجلس في منتصف اللا مكان.. من الصعب تفسير كيف يمكن لهذه الكوازارات أن تنمو بهذا الحجم إذا بدا أنها لا تملك شيئًا تتغذى منه”.
يُعتقد أن الثقوب السوداء هائلة الكتلة تكمن في قلب جميع المجرات الكبيرة في الكون الحديث نسبيًا. ولأن أي نجم ليس كبيراً بما يكفي لينهار ليتحول إلى ثقوب سوداء بهذه الكتلة الهائلة، فإن العلماء يعرفون أن الثقوب السوداء الهائلة يجب أن تتشكل بطرق مختلفة عن ما يسمى “الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية” التي تتراوح كتلتها بين 10 و100 ضعف كتلة الشمس، والتي تولد من موت النجوم الضخمة.
وتشير النماذج إلى أن الثقوب السوداء الهائلة قد تنمو من خلال اندماجات تدريجية لثقوب سوداء أكبر وأكبر – ومع ذلك، فإن المشكلة هي أن هذه العملية قد تستغرق أكثر من مليار عام. ومع ذلك، فإن تلسكوب جيمس ويب يرصد ثقوباً سوداء هائلة تشكلت في وقت أقل بكثير.
من الممكن رؤية هذه الثقوب السوداء الهائلة لأنها تتواجد في بيئات مضطربة غنية بالغاز تسمى النوى المجرية النشطة (AGN) والتي تتغذى منها. وهذا يسهل أيضًا نموها. تتسبب الكتلة الهائلة للثقوب السوداء في هذه البيئات في توهج سحب الغاز والغبار المسطحة المحيطة بها بشكل ساطع، وغالبًا ما تتفوق على الضوء المشترك لكل نجم في المجرة التي تأويها. يشير هذا الضوء، الذي يكون أكثر سطوعًا من الشمس بتريليونات المرات، إلى وجود كوازار.
ومع ذلك، تحتاج الثقوب السوداء الهائلة إلى “خدمة توصيل” للحفاظ على محيطها المباشر مليئًا بالغاز والغبار لتحقيق هذا السطوع المذهل.
الشبكة الكونية
للتحقق من المناطق المحيطة الأوسع للكوازارات، اختار الفريق 5 مناطق تعمل بثقب أسود فائق الكتلة درسها تلسكوب جيمس ويب بين أغسطس 2022 ويونيو 2023. ومن خلال معالجة الأطوال الموجية المتعددة للضوء في الصور، كان من الممكن أيضًا تحديد ما إذا كان الضوء يأتي من مجرة مجاورة للكوازار وقياس مدى بعد تلك المجرة عن الكوازار المركزي الساطع.
قال إيلرز: “وجدنا أن الاختلاف الوحيد بين هذه الكوازارات الخمسة هو أن بيئاتها تبدو مختلفة تمامًا.. على سبيل المثال، يدور حول أحد الكوازارات ما يقرب من 50 مجرة، في حين يدور حول الآخر مجرتان فقط. وكلا الكوازارين يقع في نفس الحجم والحجم والسطوع وزمن الكون.
وتتحدى نتائج الفريق فكرة نمو الثقوب السوداء الهائلة، وحتى تشكل المجرات ككل. والفهم الحالي أن هذا التطور كان موجهًا بـ “شبكة كونية” واسعة من المادة المظلمة؛ تشكل المادة المظلمة حوالي 85٪ من كل المادة ولكنها غير مرئية لنا.
كانت خيوط المادة المظلمة في الشبكة الكونية توجه الغاز والغبار في الكون المبكر، وتجذب المادة البدائية على طول مجساتها الشاسعة. حيث التقت خيوط هذه الشبكة الكونية، تراكمت مناطق كثيفة للغاية من المادة. هنا، تم بناء المجرات المبكرة، ويجب العثور على أول الكوازارات.
قال قائد الفريق إيليا بيزاتي، في جامعة ليدن: “إن الشبكة الكونية للمادة المظلمة هي تنبؤ قوي لنموذجنا الكوني للكون، ويمكن وصفها بالتفصيل باستخدام المحاكاة العددية.. من خلال مقارنة ملاحظاتنا بهذه المحاكاة، يمكننا تحديد مكان وجود الكوازارات في الشبكة الكونية”.
أضاف: “السؤال الرئيسي الذي نحاول الإجابة عنه هو، كيف تتشكل هذه الثقوب السوداء التي تبلغ كتلتها مليار شمس في وقت لا يزال الكون صغيرًا حقًا؟ لا يزال في مهده”.
وأثار هذا البحث أسئلة أكثر من الإجابات التي تزعج العلماء بالفعل. يبدو أن الأحياء القاحلة تشير إلى نقص المادة المظلمة وكثافة عقد الشبكة الكونية. إذا كانت هذه هي الحالة، فإن نظريات آلية النمو الحالية لا يمكنها تفسير هذه الكوازارات.
نُشر بحث الفريق في مجلة The Astrophysical Journal.
المصدر: Space.com
اقرأ أيضا:
