وهذا ما تظهره قياسات تلسكوب شاندرا الفضائي في المجال X
مصادر الأشعة السينية النشطة كما تم تصويرها بواسطة مرصد شاندرا الفضائي
تكشف بيانات المراصد الفضائية في مجال الأشعة السينية أن الثقوب السوداء أكثر شيوعًا في الكون مما كان يُعتقد سابقًا، كما أنها تطورت بطول مختلف عما توقعه الباحثون. هذا ما يدعيه عالم فلك من جامعة بنسلفانيا.
وقال نيل براندت، أستاذ علم الفلك والفيزياء الفلكية: "أردنا إجراء إحصاء لجميع الثقوب السوداء المعروفة وأردنا أن نعرف كيف تتصرف". "أردنا أيضًا قياس مدى نمو الثقوب السوداء الكبيرة عبر تاريخ الكون."
قام براندت والباحثون الآخرون بذلك من خلال مشاهدة جزء من السماء في نصف الكرة الشمالي باستخدام كاميرا الأشعة السينية المواجهة للشمال في تلسكوب شاندرا الفضائي وقسم مماثل في نصف الكرة الجنوبي باستخدام كاميرا تشاندرا أخرى مواجهة للجنوب. كلتا الكاميرتين لهما مجال عميق.
تم إجراء الدراسات أيضًا في أجزاء أخرى من السماء، بواسطة تشاندرا ومركبة نيوتن الفضائية التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية.
وقام الباحثون بفحص انبعاثات هذه الأجسام في منطقة الأشعة السينية لأن الثقوب السوداء تبعث الكثير من الإشعاع في هذه المنطقة. توفر طبيعة اختراق الأشعة السينية طريقة مباشرة للكشف عن الثقوب السوداء. وباستخدام الأشعة السينية، يستطيع علماء الفلك تحديد الثقوب السوداء في مراكز المجرات دون أن يتم غسل إشاراتها بواسطة الضوء المرئي القادم من النجوم في تلك المجرة. أبلغت براند النتائج في الاجتماع السنوي للجمعية الأمريكية لتقدم العلوم في سانت لويس. والثقوب السوداء التي درسوها هي تلك الموجودة في مراكز المجرات وتنشط في المجال X، ولذلك تسمى بالنوى المجرية النشطة."
"لقد وجدنا ثقوبًا سوداء هائلة في مراكز المجرات الضخمة." قالت برناديت. "تحتوي مجرتنا أيضًا على ثقب أسود في مركزها يُقدر بحوالي 2.6 مليون كتلة شمسية. "ثقبنا الأسود" ليس نشطًا حاليًا، لكننا نقدر أنه كان نشطًا في الماضي.
تم اختيار قطع السماء الممسوحة بعناية لأنها خالية من أي شيء قد يعوق امتصاص الأشعة السينية. أما الجزء الشمالي فهو مساحة من السماء تبلغ حوالي ثلثي حجم البدر. قام شانتادرا بمسحه ضوئيًا لمدة 23 يومًا على مدار عامين. وحدد الباحثون نحو 600 مصدر للأشعة السينية، وبعد مقارنة صور الأشعة السينية مع الصور الضوئية لنفس المناطق في السماء باستخدام تلسكوب هابل الفضائي، تبين أن كل هذه الـ 600 مصدر تقريبا موجودة في مجرات لها تواجد في المجرات. النطاق المرئي وبالتالي من المحتمل أن تكون كاشفات للمجرات الضوئية.
يقول براندت: "إن علماء الفلك الذين يستخدمون الأشعة السينية أكثر قدرة على اكتشاف نوى المجرات بعشر مرات من علماء الفلك الذين يراقبون مناطق أخرى من الطيف الكهرومغناطيسي". لو كان لدينا وقت إضافي للمراقبة لكان بإمكاننا القيام بعمل أفضل والتعمق أكثر".
اكتشف الباحثون أن هناك ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة أكبر بكثير مما كان متوقعًا. ووجدوا أيضًا أن الثقوب السوداء تطورت بطريقة مختلفة عما توقعه علماء الفلك قبل مشروعهم مع تشاندرا. تقوم برناديت بإسقاط تلك الثقوب السوداء الـ 600 التي عثر عليها شاندرا، وتقول أنه في السماء بأكملها سيكون من الممكن العثور على 300 مليون ثقب أسود فائق الضخامة.
يؤكد وجود العديد من الثقوب السوداء أن ما كان يُعتقد أنه إشعاع خلفي للأشعة السينية يأتي في الواقع من مصادر نقطية.
وفي الستينيات اكتشف علماء الفلك الكوازارات والثقوب السوداء المضيئة والبعيدة في مراكز المجرات. تمت دراسة النجوم الزائفة، والتي كانت تسمى في البداية مصادر راديوية شبيهة بالنجوم، بعمق. وسرعان ما أدرك الباحثون أن عددًا قليلاً فقط من هذه الأجسام انبعث في المجال الراديوي وأنها تشكلت في بداية الكون.
"في حين أن النجوم الزائفة مذهلة، إلا أنها لا تمثل أسلاف المجرة النموذجية." قالت برناديت. "الآن، باستخدام مراصد الأشعة السينية، يمكننا العثور على ودراسة النوى النشطة للمجرات المتوسطة الحجم (غير الساطعة جدًا) على مسافات كبيرة وبالتالي أكثر احمرارًا أيضًا."
تطورت الكوازارات ونواة المجرات المتوسطة بطريقة مختلفة. الكوازارات هي ظاهرة الكون الشاب، في حين تشكلت النوى النشطة للمجرات المتوسطة في العصور الكونية اللاحقة. قال براندت: "نود أن نعرف ما إذا كانت نوى المجرات النشطة قد تغيرت خلال الفترات الكونية". "هل تتغذى الثقوب السوداء وتنمو بنفس الطريقة في ضوء تاريخ الكون بأكمله؟
وقام الباحثون بفحص الكثافة النسبية لمصادر الأشعة السينية مقارنة بانبعاث نفس المصادر بأطوال موجية أخرى، ووجدوا أن هذه النسبة لم تتغير على مدى 13 مليار سنة. وقاموا بفحص طيف الأشعة السينية ووجدوا أنه أيضًا لم يتغير مع مرور الوقت. "على الرغم من التغيرات الهائلة في كثافة الثقوب السوداء في الفضاء، فإن القوة الدافعة الفردية للنواة المجرية تظل مستقرة." وأضاف براندت.
يريد براندت مواصلة مراقبة تلك المناطق للكشف عن المزيد من المجرات ذات النوى النشطة والمزيد من المجرات ذات النوى غير النشطة مثل مجرتنا.
"لقد عمل شاندرا بشكل جيد على مدى السنوات الست الماضية، وليس هناك سبب يمنع شاندرا ونيوتن من الاستمرار في المراقبة للعقد المقبل على الأقل، إن لم يكن لفترة أطول". اختتمت برناديت.
