علماء الفلك يكتشفون ثقب أسود عملاق مختبئ في سحابة ماجلان الكبرى

تمكن علماء الفلك من العثور على أقرب ثقب أسود فائق الضخامة معروف خارج مجرة درب التبانة، هذا الثقب الأسود الهائل يقع في سحابة ماجلان الكبرى (LMC)، إحدى أقرب المجرات المجاورة لمجرتنا.
وقد تم هذا الاكتشاف من خلال تتبع حركة 21 نجما تقع على أطراف مجرة درب التبانة بدقة عالية، هذه النجوم تتحرك بسرعات هائلة لدرجة أنها ستتمكن في النهاية من الهروب من الجاذبية المجرية لدرب التبانة وأي مجرات قريبة. تُعرف هذه النجوم باسم "النجوم فائقة السرعة".

تتبع مسارات النجوم مثل التحقيق الجنائي

من خلال تحليل مسارات هذه النجوم، على غرار تتبع الخبراء لمسار الرصاصة في تحقيقات الطب الشرعي، تمكن الباحثون من تحديد مصدرها، وُجد أن نصف هذه النجوم قد قُذفت بواسطة الثقب الأسود فائق الضخامة الموجود في مركز مجرة درب التبانة، أما النصف الآخر، فقد تبين أنه قُذف من مصدر مختلف: ثقب أسود فائق الضخامة لم يكن معروفا من قبل في سحابة ماجلان الكبرى.
قال جيسي هان من مركز هارفارد-سميثونيان للفيزياء الفلكية (CfA)، الذي قاد الدراسة الجديدة: "من المدهش أن ندرك وجود ثقب أسود فائق الضخامة آخر قريب جدا منا، بمقياس المسافات الكونية، الثقوب السوداء خادعة للغاية لدرجة أن هذا الثقب كان يكاد يكون أمام أعيننا طوال هذا الوقت دون أن نكتشفه".

الاستفادة من بيانات مهمة "غايا" الفضائية

تمكن الباحثون من اكتشاف هذا الثقب الأسود الخفي باستخدام بيانات من مهمة "غايا" التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، وهو قمر صناعي تتبع حركة أكثر من مليار نجم في مجرة درب التبانة بدقة غير مسبوقة، كما استعانوا بفهم أفضل لمسار حركة سحابة ماجلان الكبرى حول درب التبانة، والذي حصل عليه باحثون آخرون مؤخرا.
وأوضح كريم البدري من معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا في باسادينا، والمشارك في الدراسة: "كنا نعلم بوجود هذه النجوم فائقة السرعة منذ فترة، لكن مهمة غايا وفرت لنا البيانات اللازمة لتحديد مصدرها الحقيقي، ومن خلال الجمع بين هذه البيانات والنماذج النظرية الجديدة لحركة هذه النجوم، توصلنا إلى هذا الاكتشاف الاستثنائي".

كيف تتشكل النجوم فائقة السرعة؟

تنشأ النجوم فائقة السرعة عندما يقترب نظام نجمي ثنائي أكثر من اللازم من ثقب أسود فائق الضخامة، تؤدي قوة الجاذبية الهائلة للثقب الأسود إلى تمزيق النجمين، حيث يتم احتجاز أحد النجمين في مدار ضيق حول الثقب الأسود، بينما يُقذف النجم الآخر بسرعة تتجاوز ملايين الأميال في الساعة – لينشأ بذلك نجم فائق السرعة.

توقع النماذج النظرية يتطابق مع الواقع

كان جزءا مهما من بحث الفريق تنبؤا قدمه نموذجهم النظري بأن الثقب الأسود فائق الضخامة في سحابة ماجلان الكبرى سينتج عنقودا من النجوم فائقة السرعة في أحد أطراف مجرة درب التبانة، وذلك بسبب طريقة حركة سحابة ماجلان حول مجرتنا، من المتوقع أن تحصل النجوم المقذوفة في اتجاه حركة السحابة على دفعة إضافية في السرعة وبالفعل، كشفت البيانات عن وجود مثل هذا العنقود.

استبعاد التفسيرات البديلة

وجد الفريق أن خصائص النجوم فائقة السرعة لا يمكن تفسيرها بآليات أخرى، مثل قذف النجوم بسبب انفجار مستعر أعظم لرفيقها، أو آلية مشابهة لتلك التي تحدث في النظام النجمي الثنائي ولكن دون وجود ثقب أسود فائق الضخامة.
وقال سكوت لوتشيني، المشارك في الدراسة من مركز CfA: "التفسير الوحيد الذي يمكننا تقديمه لهذه البيانات هو وجود ثقب أسود وحش في المجرة المجاورة لنا. إذن، في جوارنا الكوني، ليس فقط الثقب الأسود فائق الضخامة في درب التبانة هو من يقذف النجوم خارج مجرته".

تقدير كتلة الثقب الأسود المكتشف

باستخدام سرعات النجوم والعدد النسبي لتلك المقذوفة بواسطة الثقوب السوداء في سحابة ماجلان الكبرى ودرب التبانة، حدد الفريق أن كتلة الثقب الأسود في السحابة تبلغ حوالي 600 ألف مرة كتلة الشمس، وعلى سبيل المقارنة، فإن الثقب الأسود فائق الضخامة في درب التبانة تبلغ كتلته حوالي 4 ملايين كتلة شمسية، بينما توجد في أماكن أخرى من الكون ثقوب سوداء فائقة الضخامة تفوق كتلتها مليارات المرات كتلة الشمس.

هذا الاكتشاف يفتح بابا جديدا لفهم توزيع الثقوب السوداء فائقة الضخامة في الكون وتأثيرها على المجرات القريبة، مما يعزز فهمنا لتطور الكون على نطاق واسع.

المصدر:  SciTechDaily.com