اكتشف علماء الفلك أدلة قوية على وجود أقرب ثقب أسود فائق الكتلة خارج مجرة درب التبانة. يقع هذا الثقب الأسود العملاق في السحابة الماجلانية الكبرى، وهي واحدة من أقرب الجيران المجريين لمجرتنا.
لإجراء هذا الاكتشاف، تتبع الباحثون مسارات 21 نجماً على أطراف مجرة درب التبانة بدقة فائقة. تسير هذه النجوم بسرعة كبيرة لدرجة أنها ستفلت من قبضة الجاذبية لمجرة درب التبانة أو أي مجرة قريبة أخرى. يشير علماء الفلك إلى هذه النجوم باسم “النجوم ذات السرعة الفائقة”.
على غرار كيفية إعادة بناء الخبراء الجنائيين لأصل رصاصة بناءً على مسارها، حدد الباحثون مصدر هذه النجوم ذات السرعة الفائقة. وجدوا أن حوالي نصفها مرتبط بالثقب الأسود العملاق في مركز مجرة درب التبانة. ومع ذلك، فإن النصف الآخر جاء من مكان آخر: ثقب أسود عملاق غير معروف سابقاً في السحابة الماجلانية الكبرى.
قال جيسي هان من مركز الفيزياء الفلكية | جامعة هارفارد وسميثسونيان (CfA)، الذي قاد الدراسة الجديدة: “من المدهش أن ندرك أن لدينا ثقباً أسود فائق الكتلة بالقرب منا، من الناحية الكونية”. ”الثقوب السوداء خفية جداً لدرجة أن هذا الثقب كان عملياً تحت أنوفنا طوال الوقت.”
وجد الباحثون هذا الثقب الأسود الخفي باستخدام بيانات من مهمة غايا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، وهي قمر صناعي تتبع أكثر من مليار نجم عبر مجرة درب التبانة بدقة غير مسبوقة. كما استخدموا فهمًا محسّنًا لمدار السحابة الماجلانية الكبرى حول مجرة درب التبانة تم الحصول عليه مؤخرًا بواسطة باحثين آخرين.
قال كريم البدري المؤلف المشارك من معهد كالتيك في باسادينا بولاية كاليفورنيا: “كنا نعلم أن هذه النجوم ذات السرعة الفائقة موجودة منذ فترة، لكن غايا زودتنا بالبيانات التي نحتاجها لمعرفة مصدرها الحقيقي”. “من خلال دمج هذه البيانات مع نماذجنا النظرية الجديدة حول كيفية سفر هذه النجوم، حققنا هذا الاكتشاف الرائع.”
تتشكل النجوم ذات السرعة الفائقة عندما يقترب نظام نجمي مزدوج كثيراً من ثقب أسود فائق الكتلة. تسحب قوة الجاذبية الشديدة للثقب الأسود النجمين بعيدًا عن بعضهما البعض، مما يؤدي إلى التقاط أحدهما في مدار قريب حوله. وفي الوقت نفسه، يتم طرد النجم الآخر بعيدًا بسرعات تتجاوز عدة ملايين ميل في الساعة - وهكذا يولد نجم ذو سرعة فائقة.
كانت جزء كبير من بحث الفريق هو توقع نموذجهم النظري بأن وجود ثقب أسود فائق الكتلة في السحابة الماجلانية الكبرى سيخلق مجموعة من النجوم ذات السرعة الفائقة في زاوية واحدة من مجرة درب التبانة بسبب كيفية حركة السحابة حول المجرة. يجب أن تحصل النجوم المطروحة باتجاه حركة السحابة على دفعة إضافية في سرعتها. وبالفعل كشفت بياناتهم عن وجود مثل تلك المجموعة.
وجد الفريق أنه لا يمكن تفسير خصائص النجوم ذات السرعة الفائقة بواسطة آليات أخرى مثل طرد نجوم عند حدوث انفجار سوبرنوفا لأقرانهم أو طرد نجوم بواسطة آلية مشابهة لتلك الموضحة أعلاه لنظام نجمي مزدوج ولكن دون تدخل ثقب أسود فائق الكتلة.
قال سكوت لوشيني المؤلف المشارك أيضاً لدى CfA: “التفسير الوحيد الذي يمكننا تقديمه لهذه البيانات هو وجود ثقب أسود ضخم بجوار مجرتنا”. “لذا فإن جارتنا الكونية ليست فقط ثقوب سوداء فائقة الكتلة تطرد نجماً واحداً فقط.”
باستخدام سرعات النجوم والعدد النسبي للنجوم المطروحة بواسطة الثقوب السوداء العملاقة للسحابة والمجرة ، حدد الفريق كتلة الثقب الأسود للسحابة بحوالي 600,000 مرة كتلة الشمس. للمقارنة ، يبلغ حجم الثقب الأسود العملاق الموجود بمجرة درب التبانة حوالي 4 مليون كتلة شمسية . وفي أماكن أخرى بالكون ، توجد ثقوب سوداء عملاقة تزن مليارات الأضعاف مقارنة بالشمس .
A paper describing these results has been accepted for publication in The Astrophysical Journal and is available here.
إذا وجدت هذه المقالة مفيدة ، يرجى التفكير في دعم عملنا بتبرع صغير لمرة واحدة أو شهريًا . إن مساهمتك تمكنّـا الاستمرار بتقديم أخبار علمية وطبية دقيقة ومثيرة للتفكير يمكنك الوثوق بها . يتطلب التقرير المستقل وقتًا وجهدًا وموارد ، ودعمك يجعل ذلك ممكنًا لنا للاستمرار باستكشاف القصص التي تهمك . معاً يمكننّا ضمان وصول الاكتشافات والتطورات المهمة إلى الأشخاص الذين يحتاجون إليها أكثر.
