يمكن أن تكون أكثر الثقوب السوداء مراوغة في الكون كامنة في مركز درب التبانة
إن أكثر الثقوب السوداء مراوغة في الكون ليست الثقوب السوداء الكبيرة أو الصغيرة. إنها متوسطة – وقد اقترح فريق من علماء الفلك طريقة جديدة باستخدام التموجات وقت فراغو للبحث عنهم.
معروف الثقوب السوداء تأتي في نوعين عامين. هناك الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية ، والتي تتراوح من بضع إلى بضع عشرات من كتلة الشمس. ثم هناك الثقوب السوداء الهائلة ، والتي تتراوح كتلتها من مليون شمس حتى 50 مليار كتلة شمسية.
يفترض علماء الفلك أنه قد يكون هناك بعض الثقوب السوداء المحشورة بين هذين النقيضين ، والمعروفين بالثقوب السوداء متوسطة الكتلة (IMBHs) ، بكتل تفوق بضعة آلاف من كتلة الشمس. ولكن هناك مشكلة واحدة: على الرغم من البحث عنها لعقود ، لم نعثر على أي منها بعد. وهكذا قام فريق من علماء الفلك بالكتابة على خادم ما قبل الطباعة arXiv.org (يفتح في علامة تبويب جديدة)، طريقة جديدة للبحث عن IMBHs ، باستخدام التموجات الدقيقة في الزمكان الناتجة عن حركات الثقوب السوداء عبر مركز درب التبانة.
يرغب علماء الفلك بشدة في العثور على IMBH لأنه سيساعدهم على تجميع تاريخ تكوين الثقوب السوداء معًا. بقدر ما نفهمه حاليًا ، لم تولد الثقوب السوداء العملاقة بهذه الطريقة. وبدلاً من ذلك ، بدأوا على شكل ثقوب سوداء ذات كتلة نجمية. ثم ، على مدى مئات الملايين من السنين ، قاموا بإزالة أي قطعة من المواد التي كانت تتجول بالقرب منهم ، وهم أيضًا وجدت بعضها البعض واندمجت، تتضخم بسرعة إلى حجمها الحالي المثير للإعجاب. يشير هذا النمو السريع إلى أنه يجب أن يكون هناك عدد قليل من IMBHs المتبقية ، لأن هذا الحجم من الثقب الأسود لا يمثل سوى مرحلة مؤقتة في طريق الثقب الأسود إلى الكتلة الفائقة.
ومع ذلك ، تشير نماذج أخرى لتشكيل الثقب الأسود إلى أن الثقب الأسود قد تكون شائعة بالفعل ويصعب اكتشافها. على سبيل المثال ، قد تكون الظروف الضيقة لنواة المجرة ناضجة لإنتاج الآلاف من الثقوب السوداء الكبيرة ولكن ليست فائقة الكتلة. لكن قد تكون تلك الثقوب السوداء الضخمة مخفية ، مثل الثقب الأسود الهائل في مركز المجرة سيهيمن على ملاحظاتنا.
لإثارة هذه الاحتمالات ، يأمل مؤلفو الدراسة الجديدة في استخدام هوائي الفضاء لمقياس التداخل الليزري (LISA) ، وهو كاشف موجات الجاذبية المخطط الذي تأمل وكالة الفضاء الأوروبية إطلاقه في عام 2037. سيكتشف المرصد موجات الجاذبية ، وهي خفية تموجات في الزمكان أولاً تنبأ بها أينشتاين، لأنهم يغسلون من خلال النظام الشمسي. حققت المراصد الأرضية المماثلة ، مثل مرصد موجات الجاذبية بالليزر (LIGO) والعذراء ، نجاحًا هائلاً بالفعل في اكتشاف اندماجات الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية ، لكن هذه الأدوات ليست حساسة للترددات اللازمة لاكتشاف الإشارات من أي شيء أكبر.
ستتألف LISA من ثلاثة أقمار صناعية تدور حول الشمس والتي ستراقب المسافات بينها باستمرار. عندما تأتي موجة الجاذبية ، ستكتشف الأقمار الصناعية التوقيع المنبّه ، مثل العوامات في المحيط التي تتعرف على موجة المد والجزر العابرة.
للبحث عن IMBHs ، يجب على علماء الفلك أن يأملوا في استراحة محظوظة. إذا حدث وجود IMBH في مركز المجرة لالتقاط بقايا كثيفة متجولة (مثل ثقب أسود أصغر ، a النجم النيوتروني، أو قزم أبيض) ، ستصدر العملية موجات ثقالية يمكن لـ LISA اكتشافها. نظرًا لأن الكتلة IMBH نفسها ستدور حول الثقب الأسود المركزي فائق الكتلة ، فإن موجات الجاذبية هذه ستخضع لتحول دوبلر (مثل تغيير الترددات من سيارة إسعاف عابرة) بسبب حركة IMBH.
إذا كان هناك عدد كافٍ من IMBHs كامنًا في قلب مجرتنا ، فإن أعمال التدمير الصامتة هذه قد تترك إشارات دقيقة في موجات الجاذبية. الطريقة المقترحة بعيدة كل البعد عن الاكتمال ، ومع ذلك: لن تكون LISA قادرة على اكتشاف IMBHs إلا إذا كان لديها نطاق كتلة من 1000 إلى 100000 كتلة شمسية. إنها لقطة طويلة بالتأكيد ، لكنها قد تنجح.
