عاجل | علماء يجدون 3 ثقوب سوداء فائقة الكتلة على وشك الاصطدام داخل مجرة بعيدة
الثقب, الأسود, الثقوب, السوداء, كتلة
عاجل | علماء يجدون 3 ثقوب سوداء فائقة الكتلة على وشك الاصطدام داخل مجرة بعيدة
يتشابك ثلاثي من الثقوب السوداء ذات الوزن الثقيل في رقصة الموت التي من المحتمل أن ستشهد اندماجهم جميعًا تدريجيًا لتكوين عملاق أكبر.
لقد اكتشف العلماء الثقوب السوداء في أ galaxy وهذا بعيد جدًا، وقد استغرق ضوءه 12.5 مليار سنة للوصول إلينا، مما يعني أننا نراه كما كان بعد أقل من 1.3 مليار سنة من ظهورنا. الانفجار العظيم. وهي تقدم دليلاً داعمًا قويًا على أن إحدى الطرق التي نمت بها الثقوب السوداء بسرعة كبيرة جدًا في بداية الكون كانت من خلال عمليات الاندماج.
وأوضحت هانا أوبلر، عالمة الفلك في معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض في ألمانيا والتي قادت الدراسة، في تقرير لها: “هذا هو أول دليل على وجود ثلاثة ثقوب سوداء نشطة في مجرة واحدة في الكون البعيد”. إفادة. “إنها تشير إلى أن العمليات في الكون المبكر كانت فعالة في جمع الثقوب السوداء الضخمة معًا، مما مهد الطريق لاندماجات الثقوب السوداء الضخمة التي نتوقع اكتشافها في المستقبل”. موجة الجاذبية المراصد.”
المجرة التي تستضيف الثقوب السوداء مصنفة باسم J0148-4214 وهي بعيدة جدًا (نسبتها الانزياح الأحمر هو 5.0167) أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي ولم يتمكن (JWST) الذي قام بالاكتشاف، من رؤية الثقوب السوداء بشكل مباشر. وبدلاً من ذلك، قامت وحدة التحليل الطيفي الميداني المتكامل الموجودة على مقياس طيف الأشعة تحت الحمراء القريبة (NIRSpec) التابع لـ JWST بقياس حركة غاز الهيدروجين الذي يدور بسرعة عالية في الأقراص المتراكمة التي تحيط بكل ثقب أسود.
وأوضح جيوفاني مازولاري من معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض في البيان: “إن بيانات تلسكوب جيمس ويب الفضائي سمحت لنا ليس فقط بتحديد الثقوب السوداء الثلاثة، ولكن أيضًا بتقدير كتلتها ومعدلات تراكمها والكتلة النجمية للمجرة”. “نجد كتلة نجمية إجمالية تبلغ حوالي 1.3 مليار صنزوتمثل الثقوب السوداء جزءًا كبيرًا من ذلك.”
يوجد اثنان من الثقوب السوداء في مركز J0148-4214، ويفصل بينهما 620 سنة ضوئية. أحد هذه الثقوب السوداء لديه كتلة ضخمة تبلغ 80 مليون مرة كتلة شمسنا، في حين أن رفيقه صغير الحجم نسبيًا حيث تبلغ كتلته 600000 كتلة شمسية. ومع ذلك، على الرغم من مكانته الضئيلة، فإن الثقب الأسود الأصغر ينمو بمعدل هائل من خلال تراكم الغاز بشكل أسرع من حد إدينغتون. هذا هو المعدل الأقصى النظري الذي يمكن أن تسقط به المادة نحو الثقب الأسود؛ إذا كان المعدل أعلى، فإن قرص التراكم حول الثقب الأسود يصبح كثيفًا وساخنًا للغاية، لدرجة أن الإشعاع الصادر من القرص يدفع المواد إلى الخارج مرة أخرى، مما يخنق جنون تغذية الثقب الأسود. وهذا يعني أن الثقب الأسود الأصغر لن يتمكن من الاستمرار في النمو بهذا المعدل إلا لفترة قصيرة قبل أن تتوقف ردود الفعل السلبية.
يقع الثقب الأسود الثالث على بعد 5500 سنة ضوئية من مركز J0148-4214 وتبلغ كتلته مليوني مرة أكبر من كتلة شمسنا. وهذا يعادل حوالي نصف كتلة الجسم ثقب أسود هائل في وسط لدينا درب التبانة المجرة، ودعا القوس أ*. ويُعتقد أن هذا الثقب الأسود الثالث، وربما الثاني أيضًا، وجد طريقه إلى J0148-4214 عبر عمليات الاندماج بين المجرات.
وأوضح روبرتو مايوليني من جامعة كامبريدج، الذي شارك في النتائج: “هذه النتائج مثيرة للغاية”. “إنهم يقترحون أن اندماج الثقوب السوداء قد يكون طريقًا إضافيًا وسريعًا لنموها السريع في الكون المبكر.”
تنتج عمليات الاندماج بين الثقوب السوداء دفقات من موجات الجاذبية. أجهزة كشف موجات الجاذبية الحالية – بما في ذلك مرصد موجات الجاذبية بالليزر (ليغو) في الولايات المتحدة، وفيرجو في إيطاليا، وكاجرا في اليابان – قادرون على اكتشاف موجات الجاذبية ذات التردد العالي والقصيرة الطول الناتجة عن اندماج الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية، وهو النوع الذي يتشكل في بعض الثقوب السوداء. سوبر نوفا انفجارات. لاكتشاف الطول الموجي الأطول بكثير، تتطلب موجات الجاذبية ذات التردد الأقصر الناتجة عن اندماج الثقوب السوداء فائقة الكتلة، مثل تلك الموجودة في J0148-4214، كاشفًا فضائيًا له خط أساسي يبلغ طوله عدة ملايين من الأميال.
ولتحقيق هذه الغاية، تخطط وكالة الفضاء الأوروبية لإطلاقه ليزا، هوائي مقياس التداخل الليزري الفضائي. وإذا سارت الأمور كما هو مخطط لها، بحلول منتصف ثلاثينيات القرن الحالي. ستضم LISA ثلاث مركبات فضائية في شكل مثلث، يبلغ طول كل جانب من المثلث 1.55 مليون ميل (2.5 مليون كيلومتر). ستطلق المركبات الفضائية الثلاث أشعة ليزر على بعضها البعض، بحثًا عن الانحرافات في زمن انتأوضح أشعة الليزر كدليل على مرور موجة جاذبية ذات أطوال موجية طويلة.
ومع ذلك، فيما يتعلق بالثقب J0148-4214، هناك تحذير: قد لا يكون الثقب الأسود الثالث في مسار تصادمي مع الثقب الأسود الآخر. وبدلا من ذلك، يمكن أن يكون متجها خارج المجرة.
إنها الكلاسيكية مشكلة ثلاثة أجسام: كيف تتفاعل ثلاثة أجسام تدور حول بعضها البعض؟
ربما دخل الثقبان الأسودان الأصغر حجمًا إلى J0148-4214 كزوج ثنائي. وبعد ذلك، عندما اقتربوا من الثقب الأسود الذي تبلغ كتلته 80 مليون كتلة شمسية، كان من الممكن أن ينتزع الثقب الأسود الأكثر ضخامة الثقب الأسود الذي تبلغ كتلته 600 ألف كتلة شمسية، بينما يتبادل الزخم الزاوي مع الثقب الأسود الذي تبلغ كتلته 2 مليون كتلة شمسية ليقذفه بعيدًا بسرعة عالية. نرى تأثيرًا مشابهًا في مجرتنا مع النجوم فائقة السرعة التي تتسابق خارج مجرة درب التبانة. كانت هذه النجوم السريعة جزءًا من زوج ثنائي من النجوم اقترب كثيرًا من القوس A*، وهو الثقب الأسود الموجود في مركز مجرتنا. تم القبض على نصف الثنائي بواسطة الثقب الأسود وتم طرد النصف الآخر بعيدًا.
ولا توجد حاليا طريقة لقياس اتجاه حركة الثقب الأسود الثالث في J0148-4214 وتأكيد ما إذا كان سيندمج مع الثقبين الأسودين الآخرين أو يهرب. إذا هرب بالفعل، فمن الممكن أن يظل يتجول وحيدًا ومظلمًا في الفضاء بين المجرات حتى الآن، بعد 12.5 مليار سنة.
يتم عرض النتائج في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.
