تبحث عن الثقوب السوداء في المجرات خارج الطريق

الثقوب السوداء وحوش غريبة في حديقة الحيوان الكونية. أنها تأتي في "نوعين": ممتاز و فائق الكتلة. من المعروف الآن أن معظم المجرات بها ثقوب سوداء ذات كتلة نجمية منتشرة في جميع الأنحاء. وعادة ما يتم إنشاؤها بواسطة وفاة النجوم في انفجارات السوبرنوفا. توجد أحيانًا في أنظمة ثنائية ، حيث يقوم ثقب أسود وقزم أبيض أو أي نوع آخر من النجوم بالرقص المداري مع بعضهما البعض.

ثقب النجوم كتلة سوداء
من المحتمل أن تتشكل فكرة الفنان عن وجود ثقب أسود ذو كتلة نجمية (باللون الأزرق) عندما انهار نجم فائق الكتلة ، يتغذى من مادة أخرجها نجم قريب.وكالة الفضاء الأوروبية وناسا وفيليكس ميرابيل)

تلبية الضخمة

إن أكبر الثقوب السوداء ، وهي الكتلة الفائقة ، يتم وضعها في قلوب المجرات وتحتوي على كتلة ملايين أو مليارات النجوم. إنهم يقضون على الأقل بعض الوقت الذي يقضونه في المواد المجاورة لهم. إن معظم الثقوب السوداء الفائقة الضخمة التي يعرفها علماء الفلك يتم وضعها في مجرات يتم تجميعها معًا في مجموعات. أكبر كتلة تم العثور عليها حتى الآن يبلغ مجموع كتلتها 21 مليار شمس ، وتمسك بالمحور في قلب مجرة ​​في كوما كلاستر. غيبوبة هي تكتل ضخم يقع على بعد 336 مليون سنة ضوئية مجرة درب التبانة.

تحتوي مجموعة كوما كلاستر من المجرات على مجرة ​​واحدة بها أكبر ثقب أسود تم اكتشافه على الإطلاق.
قلب مجموعة غيبوبة المجرات. تحتوي إحدى المجرات على الثقب الأسود الهائل الموجود على الإطلاق. تكشف هذه الصورة HST المجرات والمجموعات الكروية المرتبطة جوهر الكتلة.ناسا / وكالة الفضاء الأوروبية / STScI

لم يكن هذا هو الوحيد الكبير هناك. ووجد علماء الفلك أيضًا ثقبًا أسود الكتلة بواقع 17 مليارًا من الطاقة الشمسية مختبئًا في قلب مجرة ​​تسمى NGC 1600 ، والتي هي نفسها في مأزق كوني حيث توجد حوالي 20 مجرة ​​فقط. نظرًا لأن معظم الثقوب السوداء الكبيرة حقًا تعيش في "المدن الكبرى" (أي في تجمعات المجرات المكتظة بالسكان) تجد هذا يخبر واحد في العصي المجرة علماء الفلك أن هناك شيئًا غريبًا قد حدث ليخلقه في تياره المجرة.

دمج المجرات وتراكم الثقب الأسود

إذن ، كيف يختبئ الثقب الأسود الوحشي في مجموعة من مجرات بلدة صغيرة؟ أحد التفسيرات المحتملة هو أنه اندمج مع ثقب أسود آخر في مرحلة ما في الماضي البعيد. في وقت مبكر من تاريخ الكون ، تفاعلات المجرة كانت أكثر شيوعا ، وبناء أكبر من أي وقت مضى أصغر منها.

تسهم تصادمات المجرة في تكوين ثقوب سوداء هائلة. تُظهر صورة تلسكوب هابل الفضائي تصادمًا يسمى الهوائي. أثناء التصادم ، سيتم تشكيل مليارات من النجوم ويمكن لأي ثقوب سوداء مركزية في كل من المجرات المتصادمة أن تندمج لتشكل وحوش أكبر من أي وقت مضى.ناسا / ESA.STScI

عندما تندمج مجرتان ، لا تختلط نجومهم وغازهم فحسب بل يختلط لونهم الأسود المركزي الثقوب (إذا كانت لديهم ، ومعظم المجرات تفعل) تهاجر إلى قلب تشكيلها حديثا ، أكثر ضخامة المجرة. هناك ، يدوران حول بعضهم البعض ، ليصبحوا ما يسمى "الثقب الأسود الثنائي". أي النجوم أو السحب من الغاز والغبار في خطر مزدوج من سحب الجاذبية من هذه الثقوب السوداء. ومع ذلك ، يمكن لهذه المادة في الواقع سرقة الزخم من الثقوب السوداء (شريطة أن لا تقع مباشرة داخلها). عندما يحدث ذلك ، تهرب النجوم ، تاركة الثقوب السوداء مع زخم أقل. يبدأون في التقرب من بعضهم البعض ، وفي النهاية يندمجون لخلق ثقب أسود ضخم. يستمر في النمو من خلال التمسك بالغاز الذي تم تحويله إلى القلب طوال التصادم.

تزايد ثقب أسود ضخم

لذلك ، كيف حصلت الثقب الأسود NGC 1600 ضخمة جدا؟ التفسير الأكثر ترجيحًا هو أنه كان جائعًا للغاية في مرحلة ما من حياته المبكرة ، مما دفعه إلى امتصاص الكثير من الغاز والمواد الأخرى.

قد تفسر هذه الشهية الضخمة أيضًا سبب تواجد المجرة المضيفة في مثل هذه الكتلة الصغيرة ، مقارنةً بالثقوب السوداء الفائقة الكتلة في المجرات في قلوب التجمعات الأكبر حجمًا. NGC 1600 هي المجرة الأكبر والأكثر ضخامة في مجموعتها. كما أنها أكثر سطوعًا بثلاث مرات من أي من المجرات القريبة الأخرى. هذا الاختلاف الهائل في السطوع ليس شيئًا قد لاحظه علماء الفلك في مجموعات أخرى.

تم استهلاك معظم غاز المجرة منذ فترة طويلة عندما اشتعلت النيران في الثقب الأسود كوازار لامع من المواد المتدفقة فيه التي تم تسخينها إلى بلازما متوهجة. في العصر الحديث ، أصبح الثقب الأسود المركزي لـ NGC 1600 هادئًا نسبيًا. في الواقع ، أطلق عليها علماء الفلك "العملاق النائم". وهذا يفسر سبب عدم اكتشافها في الدراسات السابقة للمجرة. علماء الفلك تعثرت عبر هذا الوحش الضخم عندما كانوا يقيسون سرعات النجوم القريبة. يؤثر حقل الجاذبية الشديد في الثقب الأسود على حركات النجوم وسرعاتها. بمجرد أن يتمكن علماء الفلك من قياس تلك السرعات ، يمكنهم بعد ذلك تحديد كتلة الثقب الأسود.

كيف يجد علماء الفلك حتى الثقب الأسود؟

استخدم علماء الفلك أدوات خاصة في مرصد الجوزاء في هاواي لدراسة الضوء القادم من النجوم بالقرب من الثقب الأسود في NGC 1600. بعض هذه النجوم تدور حول الثقب الأسود ، وتظهر هذه الحركة في بصمة النجوم (تسمى طيفها). كان للنجوم الأخرى حركات يبدو أنها تشير إلى أنها غامرت ذات مرة بالقرب من الثقب الأسود وكانت تنجرف بشكل جذري في خط مستقيم أكثر أو أقل من قلب المجرة. هذا منطقي منذ ذلك الحين تلسكوب هابل الفضائي أظهرت البيانات أيضا أن تكون باهتة جدا. كنت تتوقع أنه إذا كان الثقب الأسود يقذف النجوم بعيدًا عن نفسه. من المحتمل أن يكون NGC 1600 قد أخرج نجومًا كافية لصنع 40 مليار شمس. يخبر علماء الفلك أن هناك ثقبًا أسود قويًا وواسعًا مخفيًا في قلب هذه المجرة ، التي تقع على بعد نحو 209 ملايين سنة ضوئية من الأرض.

آلية دعم أداة لتلسكوبات الجوزاء.
يمكن استخدام الأدوات المرفقة بمرصد الجوزاء لدراسة بصمات الضوء المتدفق بعيدًا عن المناطق المحيطة بالثقوب السوداء مثل تلك الموجودة في NGC 1600.مرصد الجوزاء

الماخذ الرئيسية

  • الثقوب السوداء موجودة في العديد من المجرات. عادة ما تحتوي نوى اللوالب والأهليليجية على ثقوب سوداء هائلة.
  • تحتوي المجرة الإهليلجية NGC 1600 على ثقب أسود ضخم إلى حد ما.
  • يعمل علماء الفلك على فهم سبب وجود هذه الثقب الأسود الهائل في هذه المجرة.

المصادر

  • "منظر لل Giant Elliptical Galaxy NGC 1600." HubbleSite - التلسكوب - أساسيات هابل - عن إدوين هابل، hubblesite.org/image/3723/news.
  • دنبر ، براين. "ما هو الثقب الأسود؟" ناسا، ناسا ، 21 مايو 2015 ، www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/nasa-knows/what-is-a-black-hole-k4.html.
  • ناسا، NASA، science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/black-holes.