الكشف عن أول ثقب أسود نشط فائق الكتلة.. ما التفاصيل؟
كشفت الأرصاد التي تم جمعها من خلال تلسكوب جيمس ويب الفضائي عن وجود ثقب أسود فائق الكتلة نشط تبلغ كتلته 9 ملايين مرة كتلة الشمس، وينمو بنشاط لأنه يبتلع المادة من الفضاء المحيط به.
وبعد حوالي 570 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم، يعد هذا أول ثقب أسود فائق الكتلة يتم اكتشافه حتى الآن، على الرغم من أن العلماء يأملون ألا يظل يحمل الرقم القياسي لفترة طويلة.
وقد تم العثور على الثقب الأسود داخل واحدة من أقدم المجرات التي تم اكتشافها على الإطلاق، والمعروفة سابقا باسم EGSY8p7 ومنذ ذلك الحين أعيدت تسميتها بـ CEERS 1019.
وتظهر ورقة تفصيلية الاكتشاف بقيادة عالمة الفيزياء الفلكية ريبيكا لارسون من جامعة تكساس في أوستن، في إصدار خاص من مجلة الفيزياء الفلكية، وفق موقع “ساينس ألرت”.
وقالت لارسون: “وجدنا نواة المجرة الأكثر نشاطا (AGN) والأكثر بعدا، وأقرب ثقب أسود وجدناه على الإطلاق”.
وكانت لارسون في البداية تبحث في CEERS 1019 كجزء من عملها في التحقيق في الضوء الناتج عن تشكل النجوم في الكون المبكر جدا.
ويُعتقد أن هذا الضوء، المسمى انبعاث Lyman-alpha، ينتج عن تأين الهيدروجين المحايد بواسطة نشاط تكوين النجوم. امتلأ الكون المبكر بضباب من الهيدروجين المحايد، ما منع الضوء من الانتشار؛ فقط بعد تأين هذا الهيدروجين يمكن للضوء أن يتدفق بحرية. إن حقبة إعادة التأين هذه، كما تُعرف، ليست مفهومة تماما. نحن نعلم أنه حدث في أول مليار سنة بعد الانفجار العظيم قبل 13.8 مليار سنة، لكن رؤية ذلك بعيدا في الكون المبكر أمر صعب حقا. وتعد CEERS 1019 وحفنة من المجرات المبكرة الأخرى أهدافا ممتازة لهذا البحث، لأنها مشرقة نسبيا.
وتم التعرف على المجرة في بيانات هابل في عام 2015، وفي ذلك الوقت، كانت أقدم وأبعد مجرة لوحظت.
وأكدت الملاحظات اللاحقة وجودها، لكن المعلومات الأكثر تفصيلا ظلت بعيدة المنال: لقد تحول الضوء الأقدم في الكون حتى الآن إلى الجزء الذي يحتوي على الأشعة تحت الحمراء من الطيف بسبب توسع الكون.
لذلك، عندما ظهر تلسكوب جيمس ويب JWST، كانت CEERS 1019 – ألمع مجرات هابل في هذه الحقبة – هدفا واضحا. وحدق التلسكوب في المجرة لمدة ساعة واحدة فقط، لكنه أعاد ثروة من البيانات.
ولاحظت لارسون شيئا لم تكن تتوقعه تماما. بالإضافة إلى ضوء تشكل النجوم، كانت هناك خاصية انبعاث واسعة مرتبطة عادة بالنواة المجرية النشطة. وعندما ذكرت ذلك لبعض باحثي AGN، بدأت الأمور تصبح مثيرة للاهتمام.
عادة ما تصدر مجرة في الكون المبكر إما ضوءا من نوى مجرية نشطة أو ضوء من تكوين النجوم. وكان من غير المتوقع للغاية رؤية كليهما في نفس المجرة.
وتم اكتشاف ثقوب سوداء أكبر بكثير في بدايات الكون. مثلا، J1342 + 0928، مجرة كوازارية تم اكتشافها بعد 690 مليون سنة من الانفجار العظيم، بها ثقب أسود هائل يصل حجمه إلى 800 مليون شمس.
وتعتقد لارسون وزملاؤها أن ما تمثله CEERS 1019 خطوة وسيطة: نقطة بين المجرات اللاحقة والأكبر التي يهيمن عليها النوى المجرية النشطة، وكيف بدأت تلك المجرات وثقوبها السوداء في التكون في المقام الأول.
وقالت: “لم نكن نعرف وما زلنا لا نعرف كيف أصبحت الثقوب السوداء في تلك المجرات ضخمة جدا، في وقت مبكر من الكون. ما وجدناه هو ما نعتقد أنه يمكن أن يكون السلف أو الشيء الذي نما إلى هذه النجوم الزائفة الضخمة بشكل لا يصدق”.
وبالنظر إلى الثقب الأسود الهائل في CEERS 1019، يعتقد الباحثون أن الجسم قد تشكل من انهيار جسم هائل، مثل أحد النجوم الأولى في الكون.
وكانت هذه النجوم أكبر بكثير من النجوم الموجودة حولنا اليوم، لذا فإن الثقب الأسود الناجم عن هذا الانهيار كان سيبدأ طريقه ليصبح فائق الكتلة.
وجاءت النتائج من ساعة واحدة فقط من الملاحظات. من المتوقع أن تكشف الملاحظات العميقة حقا عن مجرات أبعد وأكثر خفوتا تساعدنا أخيرا على فهم كيفية نشأة الكون ونموه.
ونُشر هذا الاكتشاف في طبعة خاصة من مجلة الفيزياء الفلكية.
