يبدو أن الثقوب السوداء الهائلة موجودة في مركز كل مجرة، وتعود إلى بعض المجرات الأولى في الكون. لا نعرف كيف وصلوا إلى هناك. ولا يمكنها أن تنمو بسرعة من بقايا المستعرات الأعظم إلى أحجام هائلة. لا نعرف أي آلية أخرى يمكنها إنتاج شيء كبير جدًا بحيث لا يتطلب نموًا هائلاً.
كانت الاستحالة الظاهرة لوجود ثقوب سوداء فائقة الكتلة مشكلة بالفعل في بداية الكون؛ لقد جعل تلسكوب جيمس ويب الفضائي الأمر أسوأ من خلال العثور على أمثلة سابقة لمجرات تحتوي على ثقوب سوداء فائقة الكتلة. في مثال حديث، استخدم الباحثون الويب لتوصيف نجم زائف يعمل بثقب أسود هائل كان موجودًا بعد حوالي 750 مليون سنة من الانفجار الكبير. ويبدو طبيعيا بشكل مثير للصدمة.
إذا نظرنا إلى الوراء في الوقت المناسب
الكوازارات هي ألمع الأجسام في الكون والتي تغذي بشكل فعال الثقوب السوداء الهائلة. تغذيها المجرات المحيطة بها بما يكفي من المواد لتكوين أقراص تراكمية لامعة ونفاثات قوية، وكلاهما ينبعث منها كميات وفيرة من الإشعاع. وغالبًا ما تكون مغطاة جزئيًا بالغبار، الذي يتوهج عن طريق امتصاص الطاقة المنبعثة من الثقب الأسود. تبعث هذه الكوازارات الكثير من الإشعاع لدرجة أنها تطرد في النهاية بعض الأجسام القريبة من المجرة تمامًا.
ولذلك، فإن وجود هذه السمات في الكون المبكر لا يخبرنا فقط بوجود ثقوب سوداء فائقة الكتلة في الكون المبكر، بل إنها كانت مدمجة في المجرات كما هي في الآونة الأخيرة. لكن قراءتها كانت صعبة للغاية. في البداية، لم نتعرف على الكثير من الأشخاص؛ عندما كان عمر الكون 800 مليون سنة، لم يكن هناك سوى تسعة أشباه النجوم. وبسبب تلك المسافة، يصعب تحديد المعالم، كما أن الانزياح الأحمر الناتج عن توسع الكون يأخذ إشعاعًا فوق بنفسجيًا مكثفًا من العديد من العناصر ويمتد إلى عمق الأشعة تحت الحمراء.
ومع ذلك، تم تصميم تلسكوب ويب خصيصًا لاكتشاف الأجسام في الكون المبكر من خلال حساسيته للأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء التي ينبعث منها هذا الإشعاع. لذا فإن البحث الجديد يعتمد على توجيه الويب إلى J1120+0641، وهو أول النجوم الزائفة التسعة التي تم اكتشافها.
ويبدو… طبيعيا بشكل ملحوظ. أو أشباه النجوم من العصور الحديثة في تاريخ الكون.
عادي في الغالب
قام الباحثون بفحص استمرارية الإشعاع الناتج عن الكوازار ووجدوا علامات واضحة على أنه مطمور في كعكة ساخنة ومغبرة، كما رأينا في الكوازارات اللاحقة. هذا الغبار أكثر سخونة قليلاً من بعض الكوازارات الحديثة، ولكن يبدو أن هذه سمة مشتركة لهذه الأجسام في المراحل المبكرة من تاريخ الكون. يظهر الإشعاع الصادر من قرص التراكم أيضًا في طيف الانبعاث.
10 طرق مختلفة لتقدير قيم الإنتاج الضخم للثقب الأسود في المنطقة9 أضعاف كتلة الشمس، مما يجعلها واضحة في منطقة الثقب الأسود الهائل. ومن خلال التحول الأزرق البسيط في بعض الإشعاعات، هناك أيضًا دليل على أن الكوازار يفجر الأجسام بسرعة 350 كيلومترًا في الثانية.
هناك بضعة المراوغات. لسبب واحد، يبدو أن الجسم يسقط نحو الداخل بسرعة حوالي 300 كيلومتر في الثانية. يمكن أن يكون سبب ذلك هو تحرك المادة الموجودة في قرص التراكم بعيدًا عنا. ولكن بعد ذلك يجب أن تتطابق مع المادة التي تدور نحونا على الجانب الآخر من القرص. وقد لوحظ ذلك عدة مرات أخرى في النجوم الزائفة المبكرة، لكن الباحثين يعترفون بأن “الأصل المادي لهذا التأثير غير معروف”.
أحد الخيارات التي يقترحونها كتفسير هو أن الكوازار بأكمله يتحرك، بعد أن ترك موقعه في مركز المجرة من خلال اندماج سابق مع ثقب أسود آخر فائق الكتلة.
والأمر الغريب الآخر هو أن هناك أيضًا قذفًا سريعًا جدًا للكربون عالي التأين، والذي يتحرك بسرعة مضاعفة كما هو الحال في الكوازارات اللاحقة. وقد رأينا هذا بالفعل، ولكن لا يوجد تفسير لذلك.
كيف حدث هذا؟
على الرغم من المراوغات، يبدو الجسم مشابهًا للكوازارات في الماضي القريب: “تكشف ملاحظاتنا عن هياكل معقدة من التوريزات المتربة و [accretion disk] يمكن أن تثبت نفسها حولها [supermassive black hole] أقل من 760 مليون بعد الانفجار الكبير.”
مرة أخرى، هذه مشكلة لأنها تعني وجود ثقب أسود هائل اندمج في المجرة المضيفة له في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون. للحصول على هذا النوع من الأحجام الموضحة هنا، تدفع الثقوب السوداء عكس ما يسمى بحدود إدينغتون، وهي كمية المادة التي يمكنها سحبها قبل أن يدفع الإشعاع الناتج عن ذلك المادة المجاورة للخارج، مما يمنع إمدادات الغذاء للثقب الأسود.
يقترح خيارين. لسبب واحد، استهلكت هذه الأجسام المزيد من المواد بما يتجاوز حد إدينغتون خلال معظم تاريخها، وهو أمر لا نلاحظه وبالتأكيد لا ينطبق على هذا الكوازار. الخيار الآخر هو أن يتم إطلاقها على نطاق واسع (حوالي الساعة 10 مساءً).4 كتلة الشمس) ويتم تغذيتها بمعدل معقول جدًا. لكننا لا نعرف كيف يمكن أن يتشكل شيء بهذا الحجم.
ولذلك، فإن الكون المبكر هو مكان فوضوي للغاية.
علم الفلك الطبيعي، 2024. DOI: 10.1038/s41550-024-02273-0 (حول معرفات الهوية الرقمية).
