اكتشاف مذهل: سحابة كاملة من الثقوب السوداء تتحرك عبر درب التبانة!

قد تحتوي مجموعة من النجوم المتلألئة التي تتناثر عبر السماء على سر مخفي في قلبها: سرب من أكثر من 100 ثقب أسود بحجم نجمي.
تُعرف مجموعة النجوم المعنية باسم بالومار 5. إنها تيار نجمي يمتد عبر 30,000 سنة ضوئية، وتقع على بعد حوالي 80,000 سنة ضوئية.
تعتبر مثل هذه المجموعات الكروية غالبًا “حفريات” للكون المبكر. فهي كثيفة جدًا وكروية الشكل، وعادة ما تحتوي على حوالي 100,000 إلى مليون نجم قديم جدًا؛ بعض منها، مثل NGC 6397، يكاد يكون عمره مساوياً لعمر الكون نفسه.
في أي مجموعة كروية، تشكل جميع نجومها في نفس الوقت ومن نفس سحابة الغاز. تحتوي مجرة درب التبانة على أكثر من 150 مجموعة كروية معروفة؛ وتعتبر هذه الأجسام أدوات ممتازة لدراسة تاريخ الكون أو محتوى المادة المظلمة في المجرات التي تدور حولها.
لكن هناك نوع آخر من مجموعات النجوم الذي يحظى بمزيد من الاهتمام – تيارات المد والجزر، وهي أنهار طويلة من النجوم تمتد عبر السماء.
كان تحديد هذه التيارات صعبًا سابقًا، ولكن مع بيانات مرصد غايا الفضائي التي قامت برسم خريطة لمجرة درب التبانة بدقة عالية في ثلاثة أبعاد، تم تسليط الضوء على المزيد من هذه التيارات.
“لا نعرف كيف تتشكل هذه التيارات، لكن إحدى الأفكار هي أنها مجموعات نجومية مضطربة”، كما أوضح عالم الفيزياء الفلكية مارك جيليس من جامعة برشلونة في إسبانيا في عام 2021 عندما أعلن الباحثون عن الاكتشاف لأول مرة.
“مع ذلك، لا ترتبط أيٌّ من التيارات المكتشفة حديثًا بمجموعة نجومية معها، لذا لا يمكننا أن نكون متأكدين. لذلك لفهم كيفية تشكيل هذه التيارات ، نحتاج إلى دراسة واحدة مرتبطة بنظام نجمي. تعتبر بالومار 5 الحالة الوحيدة ، مما يجعلها حجر رشيد لفهم تشكيل التيارات ولهذا السبب درسناها بالتفصيل.”

تبدو بالومار 5 فريدة لأنها تتمتع بتوزيع واسع وفضفاض جداً للنجوم وتيار مد طويل يمتد لأكثر من عشرين درجة في السماء ، لذا ركز جيليس وفريقه عليها.
استخدم الفريق محاكاة تفصيلية لنماذج N-body لإعادة إنشاء مدارات وتطور كل نجم في المجموعة لرؤية كيف يمكن أن ينتهي بهم المطاف حيث هم اليوم.
نظرًا لأن الأدلة الحديثة تشير إلى أن تجمعات الثقوب السوداء قد توجد في المناطق المركزية للمجموعات الكروية وأن التفاعلات الجاذبية مع الثقوب السوداء معروفة بأنها ترسل النجوم بعيداً عن المجموعة ، فقد شمل العلماء الثقوب السوداء في بعض محاكياتهم.
Aظهرت نتائجهم أن وجود تجمع ثقوب سوداء بحجم نجمي داخل بالومار 5 قد أدى إلى التركيبة الحالية المرئية لنا اليوم. كانت التفاعلات المدارية ستقذف النجوم خارج المجموعة وإلى تيار المد والجزر ولكن فقط بوجود عدد أكبر بكثير مما كان متوقعاً للثقوب السوداء .
Aكانت النجوم تخرج بكفاءة وسهولة أكبر مقارنةً بالثقوب السوداء مما غير نسبة الثقوب السوداء وزادها بشكل كبير .
< پ>“عدد الثقوب السوداء هو تقريباً ثلاثة أضعاف ما كان متوقعاً بناءً على عدد النجوم الموجودة بالمجموعة وهذا يعني أن أكثرمن عشرين بالمئةمن إجمالي كتلة المجموعة يتكون بالفعلمن ثقوب سودائية”، كما قال Gieles .< پ>“كل منها له كتلة تبلغ حوالي عشرين ضعف كتلة الشمس وقد تشكلت خلال انفجارات السوبرنوفا عند نهاية حياةنجوما ضخمة عندما كانت المجموعة لا تزال صغيرة جداً”.Aأظهرت محاكاة الفريق أنه بعد حوالي مليار عام ستذيب المجموعة تماماً . قبل حدوث ذلك مباشرة سيكون ما تبقى منها يتكون بالكاملمن ثقوب سودائية تدور حول مركز المجرة . وهذا يشيرإلىأنبالومانر ليست فريدة بعد كل شيء – بل ستذيب تماماً لتصبح تياراَنجوميًّامثل الآخرين الذين اكتشفناهم.”
Aكما يشيرإلىأنالمجموعات الكروية الأخرى ستشاركعلى الأرجح نفس المصير يوماً ما . ويقدم تأكيدًا بأنالمجموعات الكروية قد تكون أماكن ممتازة للبحث عنالثقوباتالسودائيةالتيستتصادم لاحقًا بالإضافةإلىالفئة الغامضةللثقوباتالسودائيةمتوسطة الوزن بين الخفيفة والثقيلات العملاقة.”
“يعتقد أنه يوجد جزء كبيرمن اندماجاتالثقوباتالسودائية الثنائية تتشكل داخل المجموعات النجمية”، كما قال عالم الفيزياء الفلكي فابيو أنتونيني بجامعة كارديف بالمملكة المتحدة.< P>“إن أحد الأمور غير المعروفة الكبيرة هنا هو عدد الثقب الأسود الموجود ضمن تلك التجمعات وهو أمر يصعب تحديده رصدياً لأننا لا نستطيع رؤية الثقب الأسود مباشرةً . طريقتنا توفر لنا وسيلة لمعرفة كم عددالثقوباتالسودائية الموجودة ضمنمجموعةنجومية بالنظرإلىالنجومات المنبعثة منها”.
Aتم نشر البحثفيNature Astronomy .
< P>Nتم نشر نسخة سابقة لهذه المقالةفي يوليو2021.