يبدو أننا عثرنا أخيرًا على الأقل على بعض الثقوب السوداء “المفقودة” في الكون.
ويبدو أن مجموعة من النجوم تسمى IRS 13 بالقرب من مركز المجرة تحتوي على ثقب أسود في مركزها. كما أن الطريقة التي تتجمع بها هذه النجوم وتدور حولها تشير إلى أن الثقب الأسود نادر الحدوث، فهو ثقب يقع في نطاق الكتلة المتوسطة، بين الكتلة الشبيهة بالنجوم والوحوش فائقة الكتلة.
نادرًا ما يتم اكتشاف مثل هذه الثقوب السوداء متوسطة الكتلة، وهو ما يثير اهتمام IRS 13… لكن ما يميز الكعكة هو موقعها.
على بعد 0.1 سنة ضوئية فقط من مركز المجرة، يبدو أن الثقب الأسود هو أحد اللبنات الأساسية التي تغذي النمو والتطور المستمر للثقب الأسود الهائل الموجود في مركز مجرة درب التبانة، القوس A* (Sgr A*).
يعد هذا دليلًا رئيسيًا لفهم كيفية نمو الثقوب السوداء، مما يؤدي إلى تضييق الفجوة بين الكتل النجمية والثقوب السوداء فائقة الكتلة.
الثقوب السوداء هي نقطة النهاية التطورية لعمر نجم ضخم، لكن الكتل المرصودة لهذه الأجسام مربكة.
في نطاق الكتلة بين النجوم، تتشكل الثقوب السوداء من النوى المنهارة للنجوم الضخمة (وعمليات الاندماج بينها). بالنسبة للثقب الأسود المتكون من نجم، فإن الحد الأعلى للكتلة موجود 80 مرة كتلة الشمس.
تتمتع الثقوب السوداء فائقة الكتلة بنطاق كتلة محدد جيدًا، ولكن من المقبول عمومًا أن تتراوح كتلتها بين مليون ومليار مرة كتلة الشمس. يتراوح نطاق الكتلة بين حوالي 100 كتلة شمسية و100.000 إلى مليون كتلة شمسية، ومن المثير للدهشة أنه لم يتم اكتشاف سوى عدد قليل من الأجسام.
وهذا أمر مثير للدهشة لأنه يترك المسار التطوري بين الثقوب السوداء الصغيرة والثقوب السوداء الكبيرة فارغًا.
هناك فجوة في بيانات الرصد بين الثقوب السوداء ذات الكتلة بين النجوم والثقوب السوداء فائقة الكتلة والتي لا يمكن تفسيرها بسهولة، مما يعني أنه ليس لدينا أي دليل على النمو من نقطة إلى أخرى.
تم العثور على IRS 13 قبل 25 عاما، وقد حيّر علماء الفلك منذ ذلك الحين. في البداية، كان يُعتقد أنه نجم ضخم. ثم نجم ثنائي. بعد نجم وولف رايتنجم ضخم على حافة المستعر الأعظم.
ثم يتم التعرف عليه كتلة صغيرة، ولكن لا يزال لغزا. إنه قريب جدًا من Sgr A* – وهو ثقب أسود يحتوي على 4.3 مليون شمس – بحيث لا يستطيع مثل هذا العنقود الحفاظ على بنيته المتماسكة.
وأراد فريق بقيادة عالم الفيزياء الفلكية فلوريان بيسكر من جامعة كولونيا في ألمانيا حل هذا اللغز، فدرس الباحثون الطريقة التي تتحرك بها مجموعات النجوم وكتل الغاز. لقد توقعوا أن تكون الحركة عشوائية نسبيًا، لكنهم بدلاً من ذلك وجدوها منظمة للغاية.
هناك نوعان من التفسيرات المحتملة لهذا الغرض. الأول هو أن تأثير Sgr A* يعدل بطريقة ما مدارات الأجسام في IRS 13. لكن الفريق رأى أنه يجب أن يكون هناك شيء ما داخل العنقود للحفاظ على الجاذبية سليمة.
لقد قاموا بالملاحظات والنماذج لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم معرفة ماهيتها. ومن خلال تتبع حركات الكتلة، حددوا موقع تلك المادة الكثيفة.
وهناك، لاحظوا الأشعة السينية وحلقة من الغاز المتأين تدور بسرعة 130 كيلومترًا (81 ميلًا) في الثانية.
ثم استخدموا كل هذه الحركات لحساب كتلة الجسم الموجود في مركز الحلقة. وقد رجحت مادتهم المقاييس الكونية بحوالي 30 ألف كتلة شمسية. لا يمكن أن يكون هناك سوى شيء واحد: ثقب أسود متوسط الكتلة.
ستمنحنا الملاحظات المستقبلية بأدوات أكثر تطورًا مزيدًا من التبصر في هذا الجسم الغامض، لكن في الوقت الحالي، تمثل هذه المجموعة خطوة مهمة نحو فهم تطور الثقب الأسود.
“يبدو أن IRS 13 هو لبنة أساسية لتطوير ثقبنا الأسود المركزي SgrA*” يقول بسكار.
“لقد حيرت هذه المجموعة النجمية المذهلة المجتمع العلمي منذ اكتشافها قبل عشرين عامًا. كان يُعتقد في الأصل أنها نجم ضخم بشكل غير عادي. ومع ذلك، بفضل البيانات عالية الدقة، يمكننا الآن تأكيد البنية – وهي تركيبة كتلة ذات كتلة متوسطة – ثقب أسود ضخم في المركز.”
نشرت في الأطروحة مجلة الفيزياء الفلكية.
