هل تم العثور على أول ثقب أسود عائم داخل مجرتنا؟

أفادت دراسة، نُشرت اليوم الأربعاء، أن كتلة مجرّة درب التبانة أقل من أربع إلى خمس مرات، مما كان يُعتقَد سابقًا، وهي خلاصات تقلب المعطيات التي كانت معروفة إلى اليوم عن المجرة التي تشمل كوكب الأرض، رأسًا على عقب.

وهذه النتيجة هي «ثمرة ثورة غايا»، على ما يوضح لوكالة فرانس برس عالم الفلك فرنسوا هامر، المشارك في إعداد الدراسة التي نشرتها مجلة أسترونومي أند أستروفيزيكس. وقد كشف غايا، القمر الاصطناعي المخصص لرسم خرائط مجرة درب التبانة، عن مواقع وحركات 1.8 مليار نجم، في أحدث بيانات له عام 2022.

ويمثل ذلك جزءًا صغيرًا من إجمالي ما تحتويه مجرتنا الحلزونية، وهو قرص يبلغ قطره نحو 100 ألف سنة ضوئية، ويتكوّن من أربع أذرع كبيرة، تضم إحداها مجموعتنا الشمسية، تمتد كلها حول مركز مضيء للغاية.

وأتاحت دراسة بيانات غايا حساب منحنى دوران درب التبانة بدقة غير مسبوقة، بحسب معدي الدراسة. وتنهض المهمة على تحديد السرعة التي تدور بها الأجرام السماوية حول مركز المجرة.

وقد خلصت ملاحظات المجرات الحلزونية في ما مضى، إلى أن هذا المنحنى كان «مسطحًا»، أي أنه بمجرد الوصول إلى مسافة معينة من المركز، كانت سرعة الدوران ثابتة.

ولكن «هذه المرة الأولى التي نكتشف فيها أن المنحنى يهبط خارج قرصها»، وفق فرنسوا هامر «كما لو أنه لا يوجد الكثير من المواد» على بعد ما بين 50 و80 ألف سنة من مركز المجرة.

ونتيجة لذلك «أعيد تقويم كتلة مجرتنا درب التبانة إلى قيم تُعد منخفضة للغاية»، بنحو 200 مليار مرة كتلة الشمس، أي أقل خمس مرات من التقديرات السابقة.

«استنتاجات جريئة»

الدراسة التي أجراها الفريق الدولي وقادها علماء فلك من مرصد باريس والمركز الوطني للأبحاث العلمية في فرنسا، لها نتيجة رئيسة ثانية، إذ إنها تدفع إلى «التشكيك في العلاقة بين المادة المضيئة والمادة المظلمة»، وفق عالم الفلك.

وتُسمى هذه المادة المظلمة الافتراضية أيضًا بالمادة المظلمة، لأنها بقيت غير مرئية وغير قابلة للاكتشاف حتى الآن. ومن المفترض أن توفر الكتلة اللازمة لتماسك المجرات، وتمثل نحو ستة أضعاف كتلة المادة المضيئة، المكونة من النجوم والسحب الغازية. بالنسبة إلى مجرة درب التبانة، ترى حسابات الدراسة أن هذه النسبة أقل بكثير، مع وجود مادة مظلمة أكثر بثلاث مرات فقط من المادة المضيئة.

ولكن عالمة الفلك فرنسواز كومب، وهي زميلة فرنسوا هامر في مرصد باريس، تعتبر، عبر وكالة فرانس برس، أن هذه الاستنتاجات «جريئة بعض الشيء»، أو حتى «قد لا تقوم على أساس جيد».

ويرجع ذلك بنحو ملحوظ، إلى أن الدراسة تركز على نصف قطر منخفض للمجرة، في حين يحتسب علماء الفلك عامة كتلة المجرة مع الأخذ في الاعتبار مسافات أكبر بكثير.

ومع ذلك، بالإضافة إلى الغازات والتجمعات النجمية الكروية والمجرات القزمة أو حتى سحابة ماجلان، «لدينا الكثير من المادة المظلمة حتى هذه المسافات»، مع كتلة مماثلة، كما تشير فرنسواز كومب، المتخصصة الكبيرة في تطور المجرات.

ولكن كومب ترحب «بالعمل الدقيق للغاية، الذي يحسن معرفتنا بالنجوم ودورانها»، حتى مسافة تصل إلى نحو 80 ألف سنة ضوئية من مركز المجرة.

ويدافع فريق فرنسوا هامر عن هذا العمل من خلال التحدث عن الطابع الفريد لمجرتنا. وعلى عكس عدد كبير من المجرات الحلزونية، التي شهدت تصادمات عنيفة بين المجرات قبل ستة مليارات سنة، فإن مجرة درب التبانة «تطورت بطريقة أكثر هدوءًا لمدة تسعة مليارات سنة»، وفق هامر.

وكذلك، يمكن تبرير الفرق بين مجرة درب التبانة والمجرات الحلزونية الأخرى من خلال طريقة المراقبة، التي تعتمد على النجوم في الأولى، وعلى السحب الغازية في الثانية.

وفي غضون ذلك، ترى فرنسواز كومب أن مجرة درب التبانة «ليست استثنائية على الإطلاق»، أما على صعيد المادة المظلمة «فهي مثل غيرها».

كشفت ورقة بحثية منشورة في مجلة «Viruses»، عن نقطة ضعف فيروس كورونا، وهي اعتماده على البروتينات البشرية الرئيسة ليتكاثر، ما يمكن استخدامها لمنع الفيروس من إصابة الناس بالمرض.

وفي الدراسة، يصف فريق بحث جامعة كاليفورنيا في ريفرسايد (UCR) الاكتشاف المهم، موضحين أن البروتين الموجود في فيروس كورونا والذي يمكّن الفيروس من عمل نسخ من نفسه، والمسمى N، يتطلب مساعدة الخلايا البشرية لأداء وظيفته.

ويجري نسخ التعليمات الجينية في خلايانا من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبوزي المرسال، ثم يجري ترجمتها إلى بروتينات تمكن وظائف مثل النمو والتواصل مع الخلايا الأخرى. وبعد حدث الترجمة هذا، غالبا ما تحتاج البروتينات إلى تعديلات إضافية بواسطة الإنزيمات. وتضمن هذه التعديلات المزعومة أن البروتينات مناسبة بشكل فريد لأداء مهامها المقصودة.

ويستفيد فيروس كورونا، من عملية ما بعد الترجمة البشرية وتسمى «SUMOylation»، والتي توجه البروتين N الخاص بالفيروس إلى الموقع الصحيح لتعبئة الجينوم الخاص به بعد إصابة الخلايا البشرية.

وتعرف عملية ما بعد الترجمة البشرية، بأنها تعديلات كيميائية تساهمية تخضع لها البروتينات بعد عملية الترجمة، وتجري في الغالب بواسطة إنزيمات، لتكوين بروتينات ناضجة قادرة على تأدية مهام معينة.

وبمجرد وصول البروتين إلى المكان المناسب، يمكن أن يبدأ في وضع نسخ من جيناته في جزيئات فيروسية معدية جديدة، ما يؤدي إلى غزو المزيد من خلايانا، ويجعلنا أكثر مرضا.

وقال «تشيوانكينغ تشانغ»، المؤلف المشارك للدراسة الجديدة ومدير المختبر الأساسي للبروتينات في معهد بيولوجيا الجينوم التكاملي التابع لجامعة كاليفورنيا: «في الموقع الخطأ، لا يمكن للفيروس أن يصيبنا. علم البروتينات هو دراسة جميع البروتينات التي يصنعها الكائن الحي، وكيفية تعديلها بواسطة إنزيمات أخرى، والأدوار التي تلعبها في الكائن الحي. وإذا أصيب شخص ما بالعدوى، فربما يظهر أحد بروتيناته بشكل مختلف عما كان عليه من قبل. وهذا ما نبحث عنه في منشأتنا».

وفي هذه الحالة، صمم الفريق وأجرى تجارب جعلت من السهل رؤية تعديلات ما بعد الترجمة لبروتينات فيروس كورونا.

كما قال «جيايو لياو»، أستاذ الهندسة الحيوية بجامعة كاليفورنيا ومؤلف الورقة البحثية: «لقد استخدمنا توهج الفلورسنت ليبين لنا أين يتفاعل الفيروس مع البروتينات البشرية ويصنع فيروسات جديدة، وهي جزيئات فيروسية معدية. وهذه الطريقة أكثر حساسية من التقنيات الأخرى وتمنحنا رؤية أكثر شمولا لجميع التفاعلات بين البروتينات البشرية والفيروسية».

وباستخدام أساليب مماثلة، اكتشف فريق الهندسة الحيوية سابقا، أن النوعين الأكثر شيوعًا من فيروسات الإنفلونزا، وهما الإنفلونزا A والإنفلونزا B، يتطلبان نفس تعديل «SUMOylation» بعد الترجمة من أجل التكاثر.

وتوضح هذه الورقة، أن فيروس كورونا يعتمد على بروتينات SUMOylation، تماما كما تفعل الإنفلونزا، وأن منع الوصول إلى البروتينات البشرية من شأنه أن يسمح لأجهزتنا المناعية بقتل الفيروس.

والعلاج الأكثر فعالية حاليا لـ«كوفيد-19» هو «باكسلوفيد» (Paxlovid) الذي يمنع تكاثر الفيروس، لكن يحتاج المرضى إلى تناوله خلال ثلاثة أيام بعد الإصابة.

وأشار لياو أنه «إذا تناولته بعد ذلك فلن يكون فعالا. إن الدواء الجديد المبني على هذا الاكتشاف سيكون مفيدا للمرضى في جميع مراحل العدوى».

وأضاف: «أعتقد أن الفيروسات الأخرى قد تعمل بهذه الطريقة أيضا».

وقد تؤدي أوجه التشابه بين الفيروسات إلى ظهور فئة جديدة تماما من الأدوية المضادة للفيروسات. ومع الدعم الكافي، ويقدر لياو، أنه يمكن تطوير هذه التقنيات في غضون خمس سنوات.

وتابع لياو: «في النهاية، نود أن نمنع الإنفلونزا وكذلك كوفيد، وربما فيروسات أخرى مثل الفيروس المخلوي التنفسي والإيبولا. إننا نحقق اكتشافات جديدة للمساعدة في تحقيق ذلك».

أظهرت دراسة حديثة أن معظم النجوم في مجرة درب التبانة أقزام من الفئة «M»، والتي تعد أصغر حجما وأكثر احمرارا من الشمس.

ووفقا لـ«لايف ساينس»، وجد تحليل جديد للبيانات، أن ثلث الكواكب حول تلك الأقزام الحمراء قد تكون مناسبة للحياة، ما يعني احتمالية وجود مئات الملايين من الكواكب الصالحة للسكن في مجرة درب التبانة وحدها.

كما أدرج علماء الفلك في جامعة فلوريدا معلومات جديدة من القمر الصناعي غايا التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، والذي يقيس بدقة مسافات وحركات النجوم، لضبط قياسات مدارات الكواكب الخارجية.

وأراد العلماء تحديد مؤشر لكل مدار يُعرف باسم التباعد المركزي، وهو مقياس لمدى امتداد مسار الكوكب حول نجمه.

وقالت شيلا ساجير، طالبة الدراسات العليا في علم الفلك بجامعة فلوريدا، والمؤلفة الرئيسية للدراسة، في بيان، إن «المسافة حقا هي الجزء الأساسي من المعلومات التي كنا نفتقدها من قبل والتي تسمح لنا بإجراء هذا التحليل الآن».

والكواكب حول الأقزام الحمراء ذات اللاتمركزية الكبيرة ينتهي بها الأمر «مقلية» من قبل النجم إذا كانت قريبة بما فيه الكفاية، في عملية تسمى التسخين المدي.

وينتج التسخين المدي عن مدار الكوكب المتزعزع، ما يؤدي إلى التمدد والضغط من جاذبية النجم، تماما مثل فرك يديك معا، كل هذه الحركة تؤدي إلى حرارة من الاحتكاك.

وإذا كان هناك الكثير من الحرارة، يفقد الكوكب مياهه، إلى جانب فرص تطور الحياة على سطحه، ونظرا لأنه ضروري للحياة كما نعرفها، فإن الماء بشكل عام هو مركز البحث عن عوالم صالحة للسكن خارج الأرض.

وإذا كان كوكب يدور حول قزم أحمر بعيدا، فقد تمنع هذه المسافة التسخين المدي ولكن عندئذ سيكون الكوكب شديد البرودة، ويفتقر إلى الدفء اللازم للحياة.

لذلك، يجب أن تعيش الكواكب الخارجية حول الأقزام الحمراء بالقرب من نجومها حتى تحصل على فرصة للسخونة الكافية مدى الحياة، ما يعرضها لخطر ارتفاع التسخين المدي إذا لم يكن مدارها دائريا تماما.

وقالت سارة بالارد، عالمة الفلك بجامعة فلوريدا، والمؤلفة المشاركة في الدراسة، في البيان: «فقط بالنسبة لهذه النجوم الصغيرة، تكون منطقة القابلية للسكن قريبة بما يكفي لتكون القوى المدية هذه ذات صلة».

ومن خلال قياساتهم الجديدة والمحسّنة لعدد كبير من الكواكب الخارجية التي اكتشفها تلسكوب كبلر الفضائي، وجدت ساجير وبالارد أن ثلثي الكواكب حول الأقزام الحمراء ستتأثر بحرارة النجوم المضيفة، ما يحرق فرصها في العيش.

لكن هذا يترك ثلث الكواكب في ما يسمى منطقة نطاق الحياة (Goldilocks) حيث يمكن أن توجد المياه السائلة نظريا، إلى جانب إمكانية الحياة.

ووجد الفريق أن الأنظمة النجمية ذات الكواكب المتعددة من المرجح أن تكون لها مدارات دائرية، ما يسمح لها بالاحتفاظ بالمياه السائلة.

ويُعتقد أن النجوم التي لها كوكب واحد أكثر تعرضا لقوى المد الشديدة، والتي تزيل آثار السائل الحيوي.