تقدم دراسة مشتركة أجراها باحثان من الجامعة العبرية وأريزونا طريقة جديدة لاكتشاف مواقع الثقوب السوداء متوسطة الحجم في الكون. وبمساعدة إعادة تحليل بيانات وملاحظات الأشعة السينية، تمكن الباحثون لأول مرة من قياس السرعة التي يدور بها الثقب الأسود متوسط الحجم، مما خلق فرصة لمزيد من الاكتشافات والأبحاث في هذا المجال.
وفي عام 2020، مُنحت جائزة نوبل في الفيزياء لاثنين من المراقبين الفلكيين اللذين اكتشفا ثقبًا أسود فائق الكتلة في مركز مجرة درب التبانة، مركز مجرتنا. هذه الكتل الهائلة، التي تتراوح ما بين مليون إلى عشرة مليارات مرة كتلة شمسنا، تصبح مصدرًا قويًا للإشعاع الكهرومغناطيسي. ومع ذلك، لا يُعرف سوى القليل عن وجود الثقوب السوداء متوسطة الحجم، والتي توجد في مراكز مجرات أصغر من مجرة درب التبانة. والآن، ولأول مرة، يتم الكشف عن معلومات جديدة حول تلك الثقوب السوداء متوسطة الحجم – كيف يمكن اكتشافها، وما هي سرعة دورانها وكيف يؤثر ذلك على مستقبل فيزياء الجسيمات.
دراسة جديدة ل الدكتور نيكولاس ستون من معهد ريخ للفيزياء في الجامعة العبرية والدكتور شياسينغ وين من جامعة أريزونا, والذي نشره في المجلة العلمية The Astrophysical Journal (التي تعرض التطورات والاكتشافات والنظريات الجديدة في مجالات علم الفلك والفيزياء الفلكية)، يكشف عن هذه التفاصيل بمساعدة البيانات المجمعة حديثًا والملاحظات المبتكرة. ويستند المقال إلى الوميض الناشئ عن لقاء نجم وثقب أسود متوسط الحجم تبلغ كتلته حوالي عشرة آلاف كتلة شمسية، والذي سمي بـ "J2150" ويبعد عن الأرض حوالي مليار سنة ضوئية. يُطلق على تدمير النجم بواسطة ثقب أسود اسم "حدث اضطراب المد والجزر". وقد شوهدت العشرات من مثل هذه الأحداث في مراكز المجرات ذات الثقوب السوداء الفائقة الكتلة، ولم تتم رؤية سوى عدد قليل منها في مراكز المجرات الصغيرة التي يمكن أن تستضيف ثقوبًا سوداء متوسطة الحجم.
ومضة بختم فريد
وحتى الآن، لم تكن معلومات الرصد كافية لإثبات أن مثل هذا الوميض نتج عن ثقب أسود متوسط الحجم. باستخدام إعادة تحليل المعلومات من وميض الأشعة السينية J2150ومن خلال ملاءمة نموذج نظري أكثر تطورًا، تمكن الباحثون من إثبات أن أصل الوميض هو بالفعل من تصادم نجم مع ثقب أسود متوسط الحجم، مما خلق فرصة لاكتشاف كواكب سوداء أخرى متوسطة الحجم. ثقوب من نفس الشكل.
فضلاً عن ذلك، ولأول مرة، تمكن الباحثون من قياس سرعة دوران ذلك الثقب الأسود واكتشفوا أن سرعة دورانه أعلى من المتوقع، ويقف عند دوران قدره 0.8 (في فهرس بين 0 و 1). قد يكون لهذه النتيجة عواقب مهمة على فيزياء الجسيمات وخاصة على النظرية الشائعة القائلة بأن المادة المظلمة تتكون من جسيمات خفيفة للغاية (المادة المظلمة فائقة الخفة)، ولهذا السبب لم يتمكنوا من اكتشافها في التجارب المعملية حتى الآن. وإذا كانت هذه الجسيمات موجودة بالفعل فإنها ستتفاعل مع الثقب الأسود وستتحول طاقة دورانها إلى سحابة من الجسيمات وسيتباطأ الثقب الأسود في حركته مع مرور الوقت. يقول الباحث: "لذلك، فإن رصد ثقب أسود يدور بهذه السرعة يمكن أن يستبعد وجود أنواع مختلفة من المادة المظلمة، كما أن قياس دوران هذا الثقب الأسود يستبعد نطاقًا كتلة جديدًا لهذه الجسيمات".
أضاف الدكتور ستون وقال ذلك "إذا كانت معظم المجرات القزمة تحتوي على ثقوب سوداء متوسطة الحجم، فإن معظمهاأحداث اضطراب المد والجزر سوف تظهر في مثل هذه المجرات. ومن خلال تركيب ومضات الأشعة السينية على هذه النماذج النظرية، سيكون من الممكن في المستقبل إجراء "إحصاء" للثقوب السوداء متوسطة الحجم في الكون، بعد اكتشاف المزيد من الأحداث من هذا النوع".
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
