ثقب أسود Goldilocks جديد

رسم تخطيطي ملون لخطوط منحنية تمر حول الكائن بين النجم الساطع والأرض.

يجب أن توجد ثقوب سوداء متوسطة الكتلة ، أكبر من تلك التي تكونت من النجوم الفردية - ولكنها أصغر من الثقوب الهائلة في مراكز المجرات - نظريًا. يقول علماء الفلك الآن إنهم عثروا على واحد من خلال اكتشافانفجار أشعة جاماكان ذلكعدسة الجاذبيةمن الثقب الأسود. في هذا الرسم البياني ، تم تصوير انفجار أشعة جاما على اليمين. الثقب الأسود الهائل في المركز يعمل كعدسة ، وهذا هوضوء الانحناءمن انفجار أشعة جاما. الصورة عبر Carl Knox / OzGrav /جامعة ملبورن.

انثقب أسود متوسط ​​الكتلةهو الحلقة المفقودة بين نوعين آخرين من الثقوب السوداء -هائلتلك الكامنة في مراكز المجرات - والثقوب السوداء النجمية، وغالبًا ما تتشكل فيالانفجاراتالتي تحدث عندما تنفجر النجوم الضخمةالمستعرات الأعظمية. يعتقد علماء الفلك هناكيجبوجود العديد من الثقوب السوداء متوسطة الحجم حولها ، لكن العثور عليها كان صعبًا. على الرغم من ذلك ، نشر علماء الفلك هذا الأسبوع اكتشافًا جديدًا للثقب الأسود 'المعتدل' الذي طال انتظاره - ليس كبيرًا بما يكفي ليتم تسميته فائق الكتلة ، وليس صغيرًا بما يكفي لتصنيفه على أنه ثقب أسود نجمي عادي - بكتلة 55000 شمس. تقع كتلة هذا الثقب الأسود في منتصف المسافة بين النوعين الآخرين.

علماء الفلكنشرتاكتشافهم فيمراجعة الأقرانمجلةعلم الفلك الطبيعيفي 29 مارس 2021.

تشتهر الثقوب السوداء بأنها تلتهم كل ما هو قريب جدًا ، بما في ذلك الضوء. ولكن ، من الناحية المجازية ، قد يكون اكتشاف ثقب أسود متوسطتسليط الضوءحول سؤال فيزيائي فلكي رئيسي: كيف تتشكل الثقوب السوداء فائقة الكتلة؟ عالم الفلكجيمس بينترفي جامعة ملبورن هو المؤلف الرئيسي للدراسة. قال في أبيان:

بينما نعلم أن هذه الثقوب السوداء الهائلة تكمن في نوى معظم المجرات ، إن لم يكن جميعها ، فإننا لا نفهم كيف يمكن لهذه الكواكب العملاقة أن تنمو بشكل كبير جدًا في عمر الكون.

ليس من السهل ملاحظة الثقوب السوداء المتوسطة. لم يسبقهم انفجار مستعر أعظم كبير ، كما يحدث في كثير من الأحيان مع الثقوب السوداء النجمية. كما أنها أصغر حجمًا وأقل نشاطًا من الثقوب السوداء الهائلة ، مع قوة جاذبية أقل لجلب المواد الكونية إلى مادة متوهجة.قرص التراكمالتي يمكن ملاحظتها ، على سبيل المثال ، فيمذياعأوالأشعة السينيةأطوال موجية. لذا ، لكي ترى ثقبًا أسودًا متوسطًا فعليًا ، عليك عمومًا البحث عن التأثيرات التي قد تحدثها على محيطه.

شاب ذو شعر أشقر غامق.

عالم الفلك جيمس باينتر بجامعة ملبورن هو المؤلف الرئيسي لدراسة اكتشفت وجود ثقب أسود متوسط ​​الكتلة بعيد المنال. صورة عبرجيمس بينتر.



في هذه الحالة ، وجد علماء الفلك الثقوب السوداء المتوسطة من خلال اكتشاف شيء يقع خلفها بعيدًا: الإشارات من aانفجار أشعة جاما! تنبعث انفجارات أشعة جاما ومضات ضوئية قصيرة (أجزاء من الثواني إلى ساعة) بأعلى طاقات (أشعة غامافي الالمجال الكهرومغناطيسي).

كان انفجار أشعة غاما هذا مدته نصف ثانية. يُعتقد أنه انبعث من نجمين مدمجين. ولكن ما جعله مميزًا للغاية هو أن الانبعاث كانعدسة الجاذبية، بطريقة لم يرَ علماء الفلك وميض الضوء المنبعث من أشعة جاما ينفجر مرة واحدة ، ولكنمرتين. بعبارة أخرى ، كان للانفجار 'صدى' ، وهو هدية لثقب أسود يقف في طريق أشعة الضوء الواردة. ما يحدث هو أن كل الكتلة الموجودة في الثقب الأسود قوية بما يكفي لثني الضوء من الانفجار أثناء مروره ، بحيث يرصد علماء الفلك نفس الوميض مرتين.

ليس فقط من الصعب اكتشاف الثقوب السوداء المتوسطة ، ولكن هناك حاليًا القليل من الفهم حول كيفية تشكلها. لا يوجد نجم واحد يمكنه تشكيل مثل هذا الثقب الأسود الثقيل (مقارنة بالنجم النجمي). إحدى الأفكار هي أنها تشكلت في الانفجار العظيم.إريك ثرانمن جامعة موناش أوضح:

قد يكون هذا الثقب الأسود المكتشف حديثًا أثرًا قديمًا - ثقب أسود بدائي - تم إنشاؤه في الكون المبكر قبل تشكل النجوم والمجرات الأولى. قد تكون هذه الثقوب السوداء المبكرة بذور الثقوب السوداء الهائلة التي تعيش في قلوب المجرات اليوم.

نظرية أخرى هي أنها قد تتشكل من الثقوب السوداء النجمية الأصغر التي تأكل طريقها في الكتلة عن طريق التهام المواد التي تدخل في طريقها مع مرور الوقت ، أو تندمج مع الثقوب السوداء النجمية الأخرى. والفكرة الثالثة هي أن النجوم الضخمة في العناقيد النجمية الكثيفة ينتهي بها الأمر في تصادم هارب ، مع الانهيار اللاحق لمنتج الاصطدام في ثقب أسود متوسط.

هناك أيضًا طرق أخرى إلى جانب عدسة الجاذبية للكشف عن الثقوب السوداء المرشحة المتوسطة. على سبيل المثال ، ناساذكرتفي عام 2020 حول ثقب أسود متوسط ​​الحجم مماثل ، يزن 50000 كتلة من شمسنا ، مما تسبب في اندلاع انبعاث للأشعة السينية بعد أن تمزق نجم اقترب كثيرًا.

في عام 2019 اكتشف علماء الفلك إشارة موجة ثقالية (GW190521) من دمج اثنين من الثقوب السوداء. نتج عن الاندماج ثقب أسود أكثر ضخامة ، والذي يُعد ثقبًا أسودًا متوسطًا بكتلته الشمسية البالغ عددها 142.

راشيل ويبسترقال الأستاذ في جامعة ملبورن ، إن هذه النتائج الجديدة تجعل من الممكن لعلماء الفلك أن يخطو خطوات أكبر في أبحاث تطور الثقوب السوداء. قالت:

باستخدام مرشح الثقب الأسود الجديد ، يمكننا تقدير العدد الإجمالي لهذه الأجسام في الكون. لقد توقعنا أن هذا قد يكون ممكنًا قبل 30 عامًا ، ومن المثير اكتشاف مثال قوي.

من خلال هذا البحث ، يقدر علماء الفلك أن هناك ما يصل إلى 46000 ثقب أسود متوسط ​​الكتلة في حي درب التبانة.

الخلاصة: اكتشف علماء الفلك وجود ثقب أسود متوسط ​​- الحلقة المفقودة بين الثقوب الهائلة والنجمية الصغيرة - عبر عدسة الجاذبية من انفجار أشعة غاما في الخلفية.

المصدر: دليل على وجود ثقب أسود متوسط ​​الكتلة ناتج عن انفجار أشعة جاما بعدسة جاذبية

عبر جامعة ملبورن