اكتشاف ثقب أسود خارق

كشف كل من التلسكوب جيمس ويب الفضائي والمرصد شاندرا للأشعة السينية Chandra X-ray Observatory التابع للوكالة ناسا عن أبعد ثقب أسود شوهد على الإطلاق بالأشعة السينية. قُدِّر عمر هذا الثقب بـ 470 مليون سنة فقط بعد الانفجار الكبير (العظيم) Big Bang، وأعطى اكتشافه دعماً قوياً للنظرية القائلة بأن الثقوب السوداء فائقة الكتلة تبدأ حياتها كبيرة الحجم، بدلاً من نموها بمرور الوقت.

في بادئ الأمر عُثِر على الثقب الأسود، الموجود في المجرّة UHZ1، بالأشعة تحت الحمراء باستخدام التلسكوب جيمس ويب الفضائي، وتلت ذلك أرصاد لاحقة من التلسكوب شاندرا اكتشفت انبعاثات قوية للأشعة السينية.

قاد الدراسةَ آكوس بوغدان Akos Bogdan من مركز الفيزياء الفلكية بجامعة هارفارد وسميثسونيان، ويقول: ”احتجنا إلى التلسكوب ويب للعثور على هذه المجرّة البعيدة جداً، وإلى التلسكوب شاندرا للعثور على ثقبها الأسود الفائق. وقد استفدنا أيضاً من عدسة تكبير كونية ضخَّمت كمية الضوء التي اكتشفناها“.

هذا التكبير كان هو ذلك المفعول الذي يُعرَف باسم عدسة الجاذبية. لقد انحرف الضوء المنبعث من المجرّة UHZ1 بفعل جاذبية كتلة مجرية أقرب مسافة إلى الأرض. يؤدي هذا إلى تكبير الصورة، كأن الضوء قد مر عبر عدسة، مما سمح لشاندرا باكتشاف انبعاث الأشعة السينية للمجرّة. أظهر هذا وجودَ غاز شديد السخونة، وهي علامة تشير إلى وجود ثقب أسود فائق في المركز.

تُعَد مثل هذه الثقوب السوداء المبكرة هديةً لأولئك الذين يسعون إلى الإجابة عن أحد أكبر أسئلة علم الكون Cosmology: كيف نمت الثقوب السوداء الهائلة إلى هذا الحد؟ تشير النظريتان الرئيستان إلى أنها إما بدأت ثقوباً سوداء صغيرة، بكتلة تتراوح بين 10 و100 كتلة شمسية، وإما أنها وُلدت بالفعل بوزن يتراوح بين 10,000 و100,000 كتلة شمسية.

يبدو أن الثقب الأسود في المجرّة UHZ1 يحظى بكتلة تبلغ بين 10 و100 مليون كتلة شمسية، أي تقريباً نفس كتلة جميع نجوم مجرّته معاً. وللمقارنة تبلغ كتلة الثقوب السوداء الفائقة القريبة 0.1% فقط من كتلة نجوم المجرّة المضيِّفة لها.

يمكن أن تكون المجرّة UHZ1 مثالاً على ”ثقب أسود ضخم“ Outsize Black Hole، وهي فكرة اقترحها أول مرة بريامفادا ناتاراجان Priyamvada Natarajan، من جامعة ييل Yale University في العام 2017، حيث تنشأ الثقوب السوداء الفائقة مباشرة من انهيار سحابة غاز ضخمة.

يقول ناتاراجان: ”نعتقد أن هذا هو أول اكتشاف لـ’ثقب أسود ضخم‘، وأفضل دليل أمكن الحصول عليه حتى الآن على أن بعض الثقوب السوداء تتشكل من سحب غاز ضخمة. وها نحن نشهد، لأول مرة، مرحلة وجيزة يزن فيها الثقب الأسود الفائق ما يعادل وزن نجوم مجرته، قبل أن يتقهقر ويضعف“.
chandra.si.edu.