تزعم عمليات محاكاة حاسوبية جديدة أن النجوم الهاربة، التي تصطدم بنجوم أخرى وتندمج معها بشكل متسلسل، قد تصبح الثقوب السوداء متوسطة الحجم التي حيرة أصولها غير القابلة للتفسير علماء الفلك.
تزعم عمليات محاكاة حاسوبية جديدة أن النجوم الهاربة، التي تصطدم بنجوم أخرى وتندمج معها بشكل متسلسل، قد تصبح الثقوب السوداء متوسطة الحجم التي حيرة أصولها غير القابلة للتفسير علماء الفلك.
ونتيجة كرة الثلج هذه، التي قد تحدث في مركز عناقيد نجمية شابة كثيفة، ستتسبب في تكوين ثقوب سوداء، حيث تنفجر النجوم وتموت.
ولم يتم حتى الآن التنبؤ بالثقوب السوداء متوسطة الحجم بشكل لا لبس فيه. إلا أنها تعتبر الحلقة المفقودة بين الثقوب السوداء التي تبلغ كتلتها عُشر كتلة الشمس والثقوب السوداء التي تزيد كتلتها عن ملايين ومليارات الكتل الشمسية. وقد تم توثيق كلا النوعين منذ فترة طويلة.
ومع ذلك، فإن المنظرين غير قادرين على التوصل إلى نتيجة حول كيفية تشكل الثقوب السوداء المتوسطة. يدعي البعض أنها تشكلت نتيجة الاصطدامات العرضية بين الثقوب السوداء الأصغر حجما. وتشمل الأفكار الأكثر غرابة السحب الغازية، التي تشكل الثقوب السوداء، إذا كانت تشع معظم طاقتها من خلال النيوترينوات.
يقول سايمون بورتجيس زاوارت، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة أمستردام في هولندا، الذي أجرى عمليات المحاكاة الحاسوبية: "أعتقد أن كلا الاقتراحين يعانيان من بعض المشاكل الخطيرة".
ويشتبه البرتغالي زافارت وفريقه في أن ثقبًا أسودًا متوسطًا يتكون بعد اندماج نجم ضخم، تم سحبه إلى مركز عنقود نجمي كثيف بفعل الجاذبية، مع نجوم أخرى في العنقود.
قال البرتغالي زوارت لمجلة New Scientist: "النجوم تشبه الكرات اللزجة، يمكنك دفعها إلى بعضها البعض والحصول على نجمة واحدة".
وإذا تراكم مثل هذا النجم كتلة تبلغ 800 إلى 3000 مرة كتلة الشمس قبل أن ينفجر في مستعر أعظم، فقد يكون ناتج الانفجار ثقبًا أسود متوسط الحجم، تتراوح كتلته من 100 إلى 1000 كتلة شمسية. ولكي يحدث هذا، يجب أن يكون العنقود شابًا بسنوات - حوالي عشرة ملايين سنة - كما يقول الباحثون.
تم اكتشاف أربع من هذه العناقيد الشابة الكثيفة (تسمى YODEC) في درب التبانة، وتم رصد اثنتين منها مؤخرًا في مركز مجرة تبعد حوالي اثني عشر مليون سنة ضوئية ويمكن رؤيتها على بعد 82 مليونًا.
ومع ذلك، يبدو أن واحدة فقط من العناقيد الموجودة في 82M، تسمى 11 MGG، لديها مصدر مشرق للأشعة السينية، والذي قد يكون ثقبًا أسود متوسط الحجم يلتهم نجمًا قريبًا.
استخدم البرتغاليون زوارت وفريقه جهاز 6-GRAPE، وهو أحد أسرع أجهزة الكمبيوتر في العالم الموجود في اليابان، وبرنامج كمبيوتر تم تطويره على مدار سنوات، لمحاولة الإجابة على السؤال: لماذا يمكن أن يتشكل ثقب أسود متوسط في واحدة فقط من المجموعات. عمل الكمبيوتر لمدة شهر لحساب حركة 100,000 نجم في العنقود مع مرور الوقت.
ووجدوا أن النجوم الضخمة في العنقود 11 MGG - موطن ثقب أسود متوسط مرشح - وصلت إلى مركز العنقود في ثلاثة ملايين سنة، بينما وصلت النجوم الموجودة في العنقود الآخر إلى مركز العنقود في 15 مليون سنة.
"وبالتالي، يمكن للنجوم الضخمة في 11 MGG أن تصل بسهولة إلى مركز العنقود، قبل أن تنفجر في مستعر أعظم. ومع ذلك، لم يكن لدى نجوم 9 MGG الوقت الكافي للقيام بذلك،" كما كتب الفريق في مجلة Nature.
يقول ستاين سيجوردسون، عالم الفلك بجامعة بنسلفانيا بالولايات المتحدة، إنه يريد أن يعرف كيف يتعامل النموذج المقترح مع تطور النجوم والخسارة المتوقعة للكتلة في حالات تصادم النجوم الدوارة. ومع ذلك، كما يقول، قد تكون العملية هي العملية المركزية التي تؤدي إلى تكوين ثقوب سوداء متوسطة الحجم.
يقول تيم روبرتس، عالم الفلك بجامعة ليستر بالمملكة المتحدة، إن النموذج المقترح أثار الكثير من الإثارة بين كثير من الناس.
يأمل البرتغالي زاورت في اختبار عمليات المحاكاة الخاصة به من خلال التنبؤ بأي من YODECs في مجرتنا قد يحتوي على ثقب أسود متوسط الحجم، يمكن اكتشافه باستخدام الأشعة السينية.
