العلماء يكتشفون أقرب ثقب أسود للأرض
اكتشف علماء الفلك باستخدام مرصد الجوزاء الدولي أقرب ثقب أسود للأرض. وهذا هو أول اكتشاف لا لبس فيه لثقب أسود خامد في مجرة درب التبانة.
ويقع الثقب على بعد 1600 سنة ضوئية فقط من الأرض، وهو هدفًا مثيرًا للدراسة لتعزيز فهمنا لتطور الأنظمة الثنائية.
اكتشف تلسكوب Gemini North في هاواي أول ثقب أسود خامد ذا كتلة نجمية في الفناء الخلفي الكوني.
الثقوب السوداء هي أكثر الأجسام تطرفا في الكون. يُعتقد أن الإصدارات فائقة الكتلة من هذه الأجسام الكثيفة التي لا يمكن تصورها توجد في مراكز جميع المجرات الكبيرة.
الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية – والتي تزن ما يقرب من خمسة إلى 100 ضعف كتلة الشمس – أكثر شيوعًا.
وهناك ما يقدر بنحو 100 مليون ثقب أسود نجمي في مجرة درب التبانة وحدها. ومع ذلك، لم يتم تأكيد سوى عدد قليل حتى الآن، وكلها تقريبًا “نشطة”.
هذا يعني أنها تتألق بشكل ساطع في الأشعة السينية لأنها تستهلك مادة من رفيق نجم قريب ، على عكس الثقوب السوداء الكامنة التي لا تفعل ذلك.
وأطلق العلماء على الثقب الجديد اسم “Gaia BH1″، وهو ثقب خامد يفوق حجمه حجم الشمس بعشر مرات.
ويقع الثقب على بعد حوالي 1600 سنة ضوئية في كوكبة Ophiuchus، وهو أقرب بثلاث مرات من أقرب ثق تم اكتشافه سابقا.
ومن خلال الاكتشاف الجديد سيكون بإمكان العلماء إجراء بحوث على حركة النجم الشبيه بالشمس والذي يرافق الثقب.
ويدور النجم حول الثقب بنفس المسافة تقريباً التي تدور فيها الأرض حول الشمس.
وقال كريم البدري العالم في مركز الفيزياء الفلكية إن الاكتشاف الجديد يساعد على عمل محاكاة بين حركة الأرض حول الشمس.
في السابق، كانت هناك العديد من الاكتشافات لأظمة مشابهة لهذا النظام لكنها جميعا ضحدت مؤخراً.
وهذا هو أول اكتشاف محقق ولا لبس فيه لنجم يشبه الشمس ويدور حول الثقب في مدار واسع.
هناك ملايين الثقوب السوداء الموجودة في درب التبانة، لكن القليل منها تم اكتشافه مرفقا بنجم يدور حوله.
وقال البدري إن هناك العديد من الأنظمة الثنائية التي تتنكر في شكل ثقب أسود، مشيراً إلى أن الاكتشاف الأخير هو نتاج أربع سنوات من العمل.
بدأت الكشف من خلال تحليل البيانات من مركبة الفضاء جايا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية.
والتقطت Gaia المخالفات الدقيقة في حركة النجم الناتجة عن جاذبية جسم هائل غير مرئي.
لاستكشاف النظام بمزيد من التفصيل، لجأ البدرى وفريقه إلى أداة Gemini Multi-Object Spectrograph في Gemini North.
وقاست هذه الأداة سرعة النجم المرافق أثناء دورانه حول الثقب الأسود وقدمت قياسًا دقيقًا لفترة مداره.
كانت ملاحظات متابعة الجوزاء حاسمة في تقييد الحركة المدارية وبالتالي كتل المكونين في النظام الثنائي.
هذا الأمر سمح للفريق بتحديد الجسم المركزي على أنه ثقب أسود يبلغ حجمه حوالي 10 أضعاف كتلة شمسنا.
وفقا للبدري فإن متابعة الجوزاء أكدت بما لا يدع مجالا للشك أن الثنائي محل البحث هو ثقب أسود خامد ونجم عادي.
ولم يتمكن العلماء من إيجاد سيناريو فيزيائي فلكي معقول يمكنه تفسير المدار المرصود للنظام الذي لا يتضمن ثقبًا أسود واحدًا على الأقل.”
اعتمد الفريق ليس فقط على قدرات المراقبة الرائعة لشركة Gemini North ولكن أيضًا على قدرة Gemini على توفير البيانات في موعد نهائي ضيق.
ولم يكن لدى الفريق سوى فترة قصيرة لإجراء ملاحظات المتابعة الخاصة بهم.
وقال البدري “عندما كانت لدينا المؤشرات الأولى على احتواء النظام على ثقب أسود، كان لدينا أسبوع واحد فقط قبل أن يكون الجسمان في أقرب مسافة فاصلة في مداريهما”.
وأضاف “القياسات في هذه المرحلة ضرورية لعمل تقديرات دقيقة للكتلة في نظام ثنائي.. كانت قدرة الجوزاء على تقديم ملاحظات على نطاق زمني قصير أمرًا بالغ الأهمية لنجاح المشروع”.
وتابع “إذا فاتنا تلك النافذة الضيقة، كنا سنضطرر إلى الانتظار لعام آخر “.
يصعب الضغط بشدة على النماذج الحالية لعلماء الفلك لتطور الأنظمة الثنائية لشرح كيفية نشوء التكوين الغريب لنظام Gaia BH1.
على وجه التحديد، كان النجم السلف الذي تحول لاحقًا إلى الثقب الأسود المكتشف حديثًا أكبر بعشرين مرة على الأقل من كتلة شمسنا.
هذا يعني أنها كانت ستعيش فقط بضعة ملايين من السنين. وإذا تشكل كلا النجمين في نفس الوقت، فإن هذا النجم الضخم سيتحول بسرعة إلى عملاق خارق، ينتفخ ويبتلع النجم الآخر قبل أن يتاح له الوقت ليصبح نجمًا مناسبًا.
ليس من الواضح على الإطلاق كيف يمكن للنجم ذي الكتلة الشمسية أن ينجو من تلك الحلقة، وينتهي به الأمر كنجم طبيعي على ما يبدو، كما تشير ملاحظات الثقب الأسود الثنائي.
وتتنبأ جميع النماذج النظرية التي تسمح بالبقاء على قيد الحياة بأن نجم الكتلة الشمسية كان يجب أن ينتهي به الأمر في مدار أكثر إحكاما مما هو ملاحظ بالفعل.
قد يشير هذا إلى وجود فجوات مهمة في فهمنا لكيفية تشكل الثقوب السوداء وتطورها في الأنظمة الثنائية.
كما يشير إلى وجود مجموعة لم يتم استكشافها بعد من الثقوب السوداء الخاملة في الثنائيات.
واختتم البدرى بالقول: “من المثير للاهتمام أن هذا النظام لا يمكن مواءمته بسهولة من خلال نماذج التطور الثنائية القياسية”.
ويطرح الكشف العديد من الأسئلة حول كيفية تشكل هذا النظام الثنائي، بالإضافة إلى عدد الثقوب السوداء الكامنة الموجودة هناك.
