قد يكون الثقب الأسود الوحيد هو أول ثقب أسود شارد معروف


جسم سماوي منفرد – أكبر كتلة من الشمس ، ولكنه أصغر بكثير – يتجول في المجرة على بعد بضعة آلاف من السنين الضوئية من الأرض. قد يكون أول ثقب أسود ذو كتلة نجمية معزول يتم اكتشافه في مجرة ​​درب التبانة. أو قد يكون أحد أثقل النجوم النيوترونية المعروفة.

كشف المتجول بين النجوم عن نفسه لأول مرة في عام 2011 ، عندما أدت جاذبيته لفترة وجيزة إلى تضخيم الضوء القادم من نجم بعيد. لكن في ذلك الوقت ، استعصت طبيعته الحقيقية على الباحثين. الآن ، قام فريقان من علماء الفلك بتحليل صور تلسكوب هابل الفضائي لكشف هوية المسافر – وتوصلوا إلى استنتاجات مختلفة إلى حد ما.

المارق الغامض ثقب أسود تبلغ كتلته سبعة أضعاف كتلة الشمس، أفاد فريق واحد في دراسة في الصحافة في مجلة الفيزياء الفلكية. أو أنها أخف قليلاً – يبلغ وزن أقرب نجم لدينا مرتين إلى أربعة أضعاف – وبالتالي إما ثقب أسود خفيف الوزن بشكل غير عادي أو نجم نيوتروني ضخم بشكل مثير للفضول ، حسبما أفادت مجموعة أخرى في دراسة نُشرت في الصحافة رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

تتشكل النجوم النيوترونية والثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية عندما تنهار النجوم الضخمة – على الأقل عدة مرات من وزن الشمس – تحت تأثير جاذبيتها في نهاية حياتها. يعتقد علماء الفلك أن حوالي مليار نجم نيوتروني وحوالي 100 مليون ثقب أسود ذو كتلة نجمية تكمن في مجرتنا (SN: 8/18/17). لكن ليس من السهل تحديد هذه الأشياء. النجوم النيوترونية صغيرة جدًا – بحجم مدينة تقريبًا – لدرجة أنها لا تنتج الكثير من الضوء. ولا تصدر الثقوب السوداء أي ضوء على الإطلاق.

لاكتشاف هذه الأنواع من الكائنات ، يلاحظ العلماء عادةً كيف تؤثر على محيطهم. يقول كايلاش ساهو ، عالم الفلك في معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور: “الطريقة الوحيدة التي يمكننا من خلالها العثور عليها هي إذا كانت تؤثر على شيء آخر”.

حتى الآن ، اكتشف العلماء ما يقرب من عشرين ثقبًا أسود ذو كتلة نجمية. (هذه الثقوب السوداء خفيفة الوزن نسبيًا ضعيفة مقارنةً بـ العملاقة الهائلة التي تقع في مركز معظم المجرات، بما في ذلك منطقتنا (SN: 1/18/21).) للقيام بذلك ، راقب الباحثون كيفية تفاعل هذه الأجسام مع جيرانها السماويين القريبين. عندما ينغلق ثقب أسود في رقصة جاذبية مع نجم آخر ، فإنه يمزق المادة بعيدًا عن شريكه. عندما تسقط هذه المادة على الثقب الأسود ، فإنها تصدر أشعة سينية ، والتي يمكن للتلسكوبات التي تدور حول الأرض اكتشافها.

لكن العثور على ثقوب سوداء في الأنظمة الثنائية لا يرسم صورة كاملة لمملكة الثقب الأسود. نظرًا لأن هذه الأجسام تتراكم المادة باستمرار ، فمن الصعب تحديد الكتلة التي تشكلت عندها. نظرًا لأن الوزن عند الولادة هو سمة رئيسية للثقب الأسود ، فإن هذا يمثل عيبًا كبيرًا في النظر إلى الأنظمة الثنائية ، كما يقول ساهو. “إذا أردنا فهم خصائص الثقوب السوداء ، فمن الأفضل أن نجد ثقوبًا منعزلة.”

لأكثر من عقد من الزمان ، كان الباحثون يفحصون السماء بحثًا عن ثقوب سوداء منفردة. توقفت عمليات البحث على نظرية النسبية العامة لأينشتاين، والتي تنص على أن أي جسم ضخم ، حتى غير المرئي ، ينحني الفضاء في جواره (SN: 2/3/21). يتسبب هذا الانحناء في تضخيم وتشويه الضوء القادم من نجوم الخلفية ، وهي ظاهرة تُعرف باسم الجاذبية الميكروية. من خلال قياس التغيرات في السطوع والموضع الظاهري للنجوم ، يمكن للعلماء حساب كتلة الجسم المتداخل الذي يعمل مثل العدسة – وهي تقنية جمع بعض الكواكب خارج المجموعة الشمسية كذلك (SN: 7/24/17).

في عام 2011 ، أعلن الباحثون أنهم رصدوا نجمة التي أصبحت فجأة أكثر سطوعًا بأكثر من 200 مرة. لكن تلك الملاحظات الأولية ، التي تم إجراؤها باستخدام التلسكوبات في تشيلي ونيوزيلندا ، لم تتمكن من الكشف عما إذا كان الموقع الظاهري للنجم قد تغير أيضًا. وهذه المعلومات هي المفتاح لتحديد كتلة الجسم المتداخل. إذا كان وزنه ثقيلًا ، فإن جاذبيته ستشوه الفضاء كثيرًا بحيث يبدو أن النجم يتحرك. ولكن حتى التحول “الكبير” في موضع النجم كان سيكون صغيرًا للغاية ويصعب اكتشافه. وللأسف تفاصيل دقيقة في الصور الفلكية الملتقطة بواسطة التلسكوبات الأرضية تميل إلى التعتيم بسبب الغلاف الجوي المضطرب لكوكبنا (SN: 7/29/20).

للتحايل على هذا القيد الأرضي ، تحول فريقان مستقلان من علماء الفلك إلى تلسكوب هابل الفضائي. يمكن لهذا المرصد التقاط صور مفصلة للغاية لأنه يدور فوق معظم الغلاف الجوي للأرض.

وجدت كلتا المجموعتين أن موقع النجم قد تغير على مدار عدة سنوات. خلص أحد الفريقين ، بقيادة ساهو ، إلى أن رقصة النجم الظاهرة نتجت عن جسم يبلغ وزنه سبع مرات تقريبًا مثل الشمس. كان يمكن لنجم بهذه الكتلة أن يكون ساطعًا بشكل مذهل في صور هابل ، لكن الباحثين لم يروا شيئًا. يقول الفريق إن الشيء الثقيل والظلام يجب أن يكون ثقبًا أسود.

لكن مجموعة أخرى من الباحثين بقيادة عالم الفلك كيسي لام بجامعة كاليفورنيا ، بيركلي ، توصلوا إلى نتائج مختلفة. حسبت لام وزملاؤها أن كتلة جسم العدسة كانت أقل ، فقط حوالي ضعفين إلى أربعة أضعاف كتلة الشمس. وخلصت المجموعة إلى أنه يمكن أن يكون نجمًا نيوترونيًا أو ثقبًا أسود.

مهما كان ، فهو شيء مثير للاهتمام ، كما تقول عالمة الفلك جيسيكا لو ، عضو فريق لام أيضًا في جامعة كاليفورنيا في بيركلي. هذا لأنه يشبه إلى حد ما كرة غريبة من حيث الكتلة. يقول لو إنه إما أحد أضخم النجوم النيوترونية المكتشفة حتى الآن ، أو أنه أحد أقل الثقوب السوداء المعروفة ضخامة. “يقع داخل هذه المنطقة الغريبة التي نسميها فجوة الكتلة.”

على الرغم من الخلاف ، فإن هذه نتائج مثيرة ، كما يقول ويل إم فار ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة ستوني بروك في نيويورك ، والذي لم يشارك في أي من الدراستين. “أن تعمل بأقصى حد في الصدارة الحقيقية لما يمكن قياسه هو أمر مثير للغاية.”



المصدر

ندى عبدالرحمن
مهتمة في العلوم والفضاء خاصةً محبة للتقنية اعمل كاتبة في موقع اراود