يرصد تلسكوب ESOمجرات محبوسة في شباك ثقب أسود ضخم

الملخص:

وجد علماء الفلك ست مجرات متبعثرة حول ثقبٍ أسود ضخم عندما كان عمر الكون أقل من مليار سنة. وهذه هي المرة الأولى التي يُرصد فيها مثل هذا التجمع الوثيق بعد الانفجار العظيم وساعدتنا النتائج على فهم أفضل لكيفية تشكل الثقوب السوداء ونموها السريع. هي دعم لنظرية التي تنص أنّه يمكن للثقوب السوداء أن تنمو سريعًا ضمن هياكل كبيرة تحتوي على غازات كثيرة لتغذيتهم.

التليسكوب الضخم في مرصد ESOبرانال في تشيلي.

بمساعدة التليسكوب الضخم في مرصد ESO، وجد علماء الفلك ست مجرات متبعثرة حول ثقب أسود ضخم عندما كان عمر الكون أقل من مليار سنة. وهذه هي المرة الأولى التي يُرصد فيها مثل هذا التجمع الوثيق بعد الانفجار العظيم وساعدتنا النتائج على فهم أفضل لكيفية تشكل الثقوب السوداء، واحدة من تلك موجود في مركز مجرتنا، تشكلت ونمت لحجمها الضخم هذا سريعًا. وهي تدعم النظرية التي تنص أنّه يمكن للثقوب السوداء أن تنمو سريعًا ضمن هياكل كبيرة شبكية الشكل وتحتوي على غازات كثيرة لتغذيتهم.

يقول ماركو مينيولي، عالم الفلك في المعهد الوطني للفيزياء الفلكية (INAF) في بولونيا وإيطاليا، ومؤلف الرئيسي لهذا البحث الجديد المنشور في Astronomy & Astrophysics: «كُتِب هذا البحث مدفوعًا بشكلٍ أساسي بالرغبة لفهم واحد من أكثر الأشياء الفلكية تحديًا – الثقوب السوداء في بداية الكون. هناك أنظمة شديدة وحتى اليوم نحن لانملك تفسير جيد لوجودهم».

كشفت عمليات المراقبة مع التليسكوب الضخم في مرصد ESO عن عدة مجرات المحيطة بالثقب الأسود الضخم، جميعها تقع على «الشبكة العنكبوتية» الكونية من الغاز تمتد إلى أكثر من 300 ضعف حجم مجرة درب التبانة.

ويشرح مينيولي: «خيوط الشبكة الكونية تشبه خيوط الشبكة العنكبوتية. المجرات تقف وتنمو حيث يمكن أن تتقاطع الخيوط وتيارات الغاز – المتوفرة لتغذية كلًا من المجرات ومركز الثقب الأسود الضخم_على طول الخيوط.»

وقد سافر هذا الضوء إلينا من الهيكل الشبه الشبكي الكبير مع ثقبه الأسود من مليار كتلة شمسية خلال الوقت الذي كان فيه عمر الكون 0.9 مليار سنة. ويقول المؤلف المشارك روبيرتو جيلي، عالم الفلك في INAF في بولونيا، يشير إلى الثقوب السوداء الهائلة: «لقد وضع عملنا جزءًا مهمًا في اللغز غير المكتمل إلى حد كبير وهو تكوين ونمو مثل هذه الأشياء المتطرفة، ولكنها وفيرة نسبيًا، بسرعة كبيرة بعد الانفجار العظيم.»

اُعتقِد أن أول ثقب أسود تشكل من انهيار النجوم الأولى، والذي يجب أن يكون قد نما بسرعة كبيرة ليصل إلى كتلة مليار شمس خلال أول 0.9 مليار سنة من عمر الكون.

ولكن عانى علماء الفلك لتفسير ما مدى توفر كميات كبيرة من الغاز الثقب الأسود لتكمن تلك الأشياء من النمو إلى هذا الحجم الضخم في وقت قصير. يوفر الهيكل الجديد الذي وجِد تفسيرًا محتملًا: تحتوي الشبكة العنكبوتية والمجرات فيها على غازٍ كافي لتوفير التغذية التي يحتاجها الثقب الأسود المركزي ليتحول إلى واحدٍ ضخم سريعًا.

ولكن كيف تشكلت هياكل شبه عنكبوتية كبيرة في المقام الأول؟

يعتقد علماء الفلك أن الثقوب الضخمة من المادة المظلمة الغامضة هي المفتاح. يعتقِد أن هذه المناطق الكبيرة من المادة غير المرئية يجذب كميات عائلة من الغاز في بدايات الكون؛ يُشكل الغاز والمادة المظلمة غير المرئية معًا الهيكل الشبه شبكي حيث تستطيع المجرات والثقوب السوداء أن تتطور.

يقول كولن نورمان بجامعة جونز هوبكنز في بالتيمور، الولايات المتحدة، مؤلف مشارك في الدراسة: «تدعم نتائجنا فكرة أنَّ الثقوب السوداء ضخمة والأكثر بعدًا تتشكل وتنمو في ثقوب المادة المظلمة في هياكل على نطاق واسع، وأن الغياب للاكتشافات المبكر لمثل هذه الهياكل كان على الأرجح بسبب حدود الرصد».

المجرات المكتشفة الآن هي من أضعف المجرات التي تستطيع التلسكوبات الحالية مراقبتها. يتطلب هذا الاكتشاف مراقبات لعدة ساعات باستخدام أكبر تليسكوب متوفر متضمنًا التليسكوب الضخم في مرصد ESO.

باستخدام آلات MUSEو FORS2على التليسكوب الضخم في مرصد ESO برانال في صحراء أتاكاما التشيلية، أكد الفريق على الترابط بين أربعة من ستة مجرات والثقب الأسود.

قالت المؤلفة المشاركة باربرا بالمافيردي، عالمة الفلك في INAF في تورينو، إيطاليا: «نحن نؤمن أننا وجدنا قمة جبل جليدي، إن المجرات القليلة المكتشفة إلى الآن حول الثقب الأسود الضخم هي الأكثر والألمع».

تساهم هذه النتائج في فهم كيفية تشكل وتطور الثقب الأسود الضخم وهياكل الكونية الكبيرة. سيتمكن التليسكوب الضخم في مرصد ESO الذي يتم تشييده حاليًا في تشيلي من البناء على هذا البحث من خلال مراقبة المجرات الخافتة حول الثقب الأسود الضخم في بداية الكون باستخدام الآلآت المتطورة.

المصادر: 1