يكشف تلسكوب هابل عن نوع نادر من الثقوب السوداء التي لم يثبت وجودها أبدًا يمكن أن تدور حول مجرتنا الآن
ربما وجد تلسكوب هابل الفضائي ثقبًا أسود “الحلقة المفقودة” النادرة مختبئًا في الفناء الخلفي الكوني للأرض.
يقع على بعد 6000 سنة ضوئية تقريبًا في قلب العنقود النجمي المجاور Messier 4 ، الثقب الأسود متوسط الكتلة هو منطقة فضاء فائقة الكثافة مليئة بكتلة 800 شمس ، مما يتسبب في دوران النجوم القريبة حولها مثل “تحشيد النحل حولها. خلية “، بحسب الباحثين الذين اكتشفوها.
“إنه صغير جدًا بالنسبة لنا لنكون قادرين على تفسير غير كونه ثقبًا أسودًا واحدًا” ، كما قال المؤلف الرئيسي للدراسة إدواردو فيترال، عالم الفيزياء الفلكية في معهد علوم تلسكوب الفضاء في ولاية ماريلاند ، قال في أ إفادة. “بدلاً من ذلك ، قد تكون هناك آلية نجمية لا نعرف عنها شيئًا ، على الأقل في الفيزياء الحالية.”
متعلق ب: اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي أقدم ثقب أسود في الكون – وحش كوني أثقل بعشرة ملايين مرة من الشمس
الثقوب السوداء تولد من انهيار النجوم العملاقة وتنمو عن طريق التهام الغاز والغبار والنجوم والثقوب السوداء الأخرى. في الوقت الحالي ، تميل الثقوب السوداء المعروفة إلى الانقسام إلى فئتين عامتين: الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية ، والتي تتراوح من بضع إلى بضع عشرات من أضعاف كتلة الشمس ، والثقوب السوداء فائقة الكتلة ، والوحوش الكونية التي يمكن أن تكون في أي مكان من بضعة ملايين إلى 50. مليار مرة كتلة الشمس.
الثقوب السوداء متوسطة الكتلة – والتي تتراوح نظريًا من 100 إلى 100000 ضعف كتلة الشمس – هي أكثر الثقوب السوداء مراوغة في الكون. بينما كان هناك العديد من المرشحين الواعدين، لم يتم تأكيد وجود ثقوب سوداء متوسطة الكتلة بشكل قاطع.
هذا يشكل لغزًا لعلماء الفلك. إذا نمت الثقوب السوداء من حجم نجمي إلى حجم هائل من خلال التهام نفسها في جنون تغذية لا نهاية له ، فإن الافتقار إلى المشاهدات المؤكدة للثقوب السوداء في مراحل المراهقة المحرجة يشير إلى وجود ثقب أكبر في فهمنا للوحوش الكونية.
للبحث عن علامات وجود ثقب أسود متوسط الكتلة كامن ، وجه مؤلفو الدراسة الجديدة تلسكوب هابل الفضائي نحو العنقود النجمي الكروي ميسير 4. العناقيد الكروية هي كتل من عشرات الآلاف إلى ملايين النجوم المتراصة بإحكام ، وكثير منها هي من بين الأقدم التي تشكلت على الإطلاق في كوننا. ما يقرب من 180 مجموعة كروية تنتشر لدينا درب التبانة المجرة ، ولأنها تحتوي على تركيز عالٍ من الكتلة في مراكزها ، فهي أرضية مثالية للثقوب السوداء في سن المراهقة.
ميسييه 4 هو أقرب تجمع نجمي كروي إلى الأرض. باستخدام تلسكوبات Hubble و Gaia الفضائيين ، استخدم الباحثون 12 عامًا من البيانات لتحديد النجوم في الكتلة ودراسة تحركاتها حول مركزها. من خلال تطبيق النماذج الفيزيائية على كيفية تحرك هذه النجوم ، اكتشف الباحثون أن النجوم كانت تتحرك حول شيء هائل ولا يمكن اكتشافها بشكل مباشر في مركز العنقود.
وقال فيترال: “لدينا ثقة جيدة في أن لدينا منطقة صغيرة للغاية بها الكثير من الكتلة المركزة”. “إنها أصغر بنحو ثلاث مرات من الكتلة المظلمة الأكثر كثافة التي وجدناها من قبل في العناقيد الكروية الأخرى.”
كانت المنطقة التي وجدها الباحثون أكثر إحكاما مما كانوا يتوقعون إذا كانت جاذبيتها الشديدة قد نتجت عن جثث نجمية كثيفة أخرى ، مثل النجوم النيوترونية والأقزام البيضاء ، وسيستغرق الأمر 40 ثقبًا أسود كتلته نجمية معبأة في الفضاء عُشر سنة ضوئية لجعل النجوم تدور حولها بشكل مكثف.
وكتب الباحثون في البيان: “العواقب هي أنها ستندمج و / أو تُطرد في لعبة الكرة والدبابيس بين النجوم”.
للتأكد من أنهم اكتشفوا ثقبًا أسود متوسط الكتلة ولم يكتشفوا عن طريق الخطأ بعض الفيزياء الجديدة ، قال الباحثون إنه ينبغي إجراء المزيد من الملاحظات ، ربما باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي جنبًا إلى جنب مع هابل.
“نادرًا ما يتعلق العلم باكتشاف شيء جديد في لحظة واحدة. يتعلق الأمر بالتأكد أكثر من نتيجة خطوة بخطوة ، وقد تكون هذه خطوة واحدة نحو التأكد من وجود ثقوب سوداء متوسطة الكتلة ،” تيمو بروستيقال عالم مشروع في تلسكوب جايا في البيان.
نشر الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في 23 مايو في مجلة الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
