الثقوب السوداء العملاقة: اكتشافات جديدة في الكون المبكر
تُعتبر الثقوب السوداء العملاقة من أكثر الأجسام إثارة (ورعبًا) في الكون، حيث تزن حوالي مليار مرة أكثر من وزن الشمس. ومن المعروف أنها موجودة منذ فترة طويلة.
في الواقع، تمكن الفلكيون من رصد المصادر اللامعة للغاية التي تقع في مراكز المجرات، والمعروفة باسم الكوازارات (ثقوب سوداء عملاقة تنمو بسرعة)، عندما كان عمر الكون أقل من مليار سنة.
الآن، أظهرت دراستنا الجديدة، التي نُشرت في رسائل المجلة الفلكية، باستخدام ملاحظات من تلسكوب هابل الفضائي أن هناك عددًا أكبر بكثير (وأقل سطوعًا) من الثقوب السوداء في الكون المبكر مما اقترحت التقديرات السابقة. وهذا يمكن أن يساعدنا على فهم كيفية تشكلها – ولماذا يبدو أن العديد منها أكثر ضخامة مما هو متوقع.
تنمو الثقوب السوداء عن طريق ابتلاع المواد المحيطة بها، وهي عملية تُعرف بالتحصيل. ينتج عن ذلك كميات هائلة من الإشعاع. الضغط الناتج عن هذا الإشعاع يضع حدًا أساسيًا لمدى سرعة نمو الثقوب السوداء.
لذا واجه العلماء تحديًا في تفسير هذه الكوازارات الضخمة المبكرة: فبدون وقت كوني كبير لتغذيتها، يجب أن تكون قد نمت إما بشكل أسرع مما هو ممكن جسديًا أو وُلِدت بحجم ضخم بشكل مفاجئ.
كيف تتشكل الثقوب السوداء؟
لكن كيف تتشكل الثقوب السوداء؟ هناك عدة احتمالات. الأول هو أن ما يُعرف بـ “الثقوب السوداء البدائية” كانت موجودة منذ فترة قصيرة بعد الانفجار العظيم. بينما يُعتبر هذا ممكنًا بالنسبة للثقوب السوداء ذات الكتل المنخفضة، لا يمكن للثقوب السوداء الضخمة أن تتكون بأعداد كبيرة وفقاً للنموذج القياسي لعلم الكونيات.
يمكن بالتأكيد تشكيل الثقوب السوداء (كما تم التحقق منه الآن بواسطة علم الفلك للأمواج الجاذبية) خلال المراحل النهائية لحياة بعض النجوم الضخمة العادية. يمكن لهذه الثقوب أن تنمو بسرعة إذا تشكلت في تجمعات نجمية كثيفة للغاية حيث قد تندمج النجوم والثقوب السوداء مع بعضها البعض.
الكثير من الثقوب السوداء
على مدى سنوات عديدة، كان لدينا صورة جيدة حول عدد المجرات الموجودة خلال أول مليار سنة زمن كوني. لكن العثور على ثقوبات سوداء في هذه البيئات كان تحديًا كبيرًا (فقط الكوازارات اللامعة كانت قابلة للإثبات).
على الرغم من أن الثقب الأسود ينمو عن طريق ابتلاع المواد المحيطة به إلا أنه لا يحدث بمعدل ثابت – بل يقوم بتقسيم تغذيته إلى ”وجبات”، مما يجعل سطوعه يتغير بمرور الوقت. قمنا بمراقبة بعض أقدم المجرات لرصد تغييرات السطوع على مدى 15 عامًا واستخدمنا ذلك لإجراء تعداد جديد لعدد الثقب الأسود الموجودين هناك.
يتضح أنه يوجد عدة مرات أكثر من الثقب الأسود المقيمين في مجرات مبكرة عادية مما اعتقدناه سابقاً.
الخطط المستقبلية
لقد شهدت الدراسات المتعلقة بتشكيل الثقب الأسود المبكر تحولاً خلال العامين الماضيين ولكن بطريقة ما فإن هذا المجال لا يزال فقط يبدأ.
ستملأ مراصد جديدة مثل مهمة يوكليد أو تلسكوبات نانسي غريس الرومانية فراغ تعدادنا للكوازارات الخافتة خلال الأوقات المبكرة.
لكن يجب علينا حقا مراقبة JWST على المدى القريب؛ مع حساسيته للتصوير والمراقبة وقدرته الطيفية لرؤية نشاط ثقبي أسود خافت جدًا نتوقع السنوات الخمس القادمة لتحديد أعداد تلك الثقافة كما بدأت أولى المجرة بالتشكل.
قد نشهد حتى تشكيل ثقب أسود أثناء حدوثه عبر مشاهدة الانفجارات المرتبطة بانهيار النجوم الأولى النقية؛ تقول النماذج إن هذا ممكن ولكنه يتطلب جهدً متناسق ومخصص بواسطة علماء الفلك.
