مطاردة الثقوب السوداء 'المارقة'

التوضيح الثقب الأسود المارقة

مفهوم الفنان للثقب الأسود 'المارق' يتجول في الفضاء. (رصيد الصورة: David A. Aguilar، CfA)



قد تسكن مئات من الثقوب السوداء 'المارقة' المتجولة في مجرة ​​درب التبانة - ويقول الباحثون الآن إنهم يعرفون كيفية اكتشافها. يمكن أن يلقي اكتشاف هذه الأجسام الغريبة الضوء على تكوين مجرة ​​درب التبانة والمجرات الأخرى.



لا أحد يعرف بالضبط كيف ظهرت مجرة ​​درب التبانة. ولكن وفقًا لأحد النماذج الشائعة لتشكيل المجرات ، كانت اللبنات الأساسية لمجرة درب التبانة عبارة عن مجرات قزمة تصادمت واندمجت بعد فترة وجيزة من الانفجار العظيم .

تفترض هذه الفكرة أن الثقوب السوداء العائمة ، التي يحتوي كل منها على كتلة أكبر من الشمس بمقدار 1000 إلى 100000 ، يمكن أن تُترك من تلك الأوقات الكونية المبكرة - دليل أحفوري على نمو واندماج الثقوب السوداء في الكون الرضيع. [أغرب الثقوب السوداء في الكون]



كل كتلة من مجرات مجرة ​​درب التبانة لها ثقب أسود مركزي خاص بها. أثناء الاندماج بين المجرات القزمة ، اجتمعت هذه الثقوب السوداء أيضًا. قال عالم الفيزياء الفلكية آفي لوب من جامعة هارفارد ، الذي كتب الورقة البحثية مع طالب الدراسات العليا شياوي وانغ ، إن الثقب الأسود الوحيد الجديد تلقى في هذه العملية ركلة تشبه الصاروخ من انبعاث موجات الجاذبية الزائدة في الاتجاه المعاكس.

في معظم الحالات ، ستؤدي هذه الركلة إلى تسريع الثقب الأسود بدرجة كافية لإبعاده عن مجرته القزمة المتضخمة حديثًا - ولكن ليس بعيدًا بما يكفي لمغادرة المنطقة التي ستصبح في النهاية درب التبانة . (يمكن أن يتشكل ثقب أسود مركزي جديد في المجرة القزمة عبر تراكم الغاز).

بمجرد أن تصبح المجرة المضيفة ضخمة بدرجة كافية ، لن تتمكن الثقوب السوداء القريبة منها من الهروب. نما أحدهم وأصبح ثقب أسود عملاق يُعتقد أنه موجود في مركز مجرة ​​درب التبانة ، ويزن أربعة ملايين شمس. وقال لوب إنه يجب أن يكون هناك مئات من الثقوب السوداء المارقة تطفو في 'الهالة' البعيدة لمجرة درب التبانة ، والتي خلفتها فترة ما قبل مجرة ​​درب التبانة عندما كانت المجرات القزمة فقط موجودة.



'ال درب التبانة هالة بمثابة 'خزان' من الثقوب السوداء المتجولة التي عاشت في الأصل في قلب المجرات الصغيرة التي اندمجت لتكوينها.

جزيئات الثقب الأسود تتسرب

الثقوب السوداء هي مناطق غريبة تكون فيها الجاذبية قوية بما يكفي لثني الضوء وتشوه الفضاء وتشويه الزمن. [انظر كيف تعمل الثقوب السوداء في مخطط المعلومات هذا من موقع ProfoundSpace.org.]



الثقوب السوداء هي مناطق غريبة تكون فيها الجاذبية قوية بما يكفي لثني الضوء وتشوه الفضاء وتشويه الزمن. [انظر كيف تعمل الثقوب السوداء في مخطط المعلومات هذا من موقع ProfoundSpace.org.](رصيد الصورة: كارل تيت ، مساهم في موقع ProfoundSpace.org)

كشف صدمة القوس

لكن كيف يمكن للمرء أن يكتشفها ، إذا كان من المستحيل مراقبة الثقوب السوداء مباشرة ، وهي 'ذوات' تطفو في مكان ما في الفضاء؟ يقول لوب ووانغ إنهما وجدا طريقًا.

عندما تمر مثل هذه الثقوب السوداء عبر القرص الغازي لمجرة درب التبانة ، فإنها تنتج صدمة القوس - مماثلة لصدمة صوت عالي قال لوب: 'أنتجته الطائرات الأسرع من الصوت'. 'تعمل الصدمة على تسريع الإلكترونات إلى طاقات عالية وتصدر هذه الموجات الراديوية التي يمكننا اكتشافها.'

وأضاف: 'يجب أن يكون الانبعاث الراديوي من صدمات القوس هذه قابلاً للاكتشاف بواسطة المراصد الراديوية الموجودة'. بالطبع ، إذا تم اكتشاف صدمة القوس هذه ، فسيكون المرء قادرًا أيضًا على مراقبة مجموعة النجوم المرتبطة بالثقب الأسود العائم وربما انبعاث الأشعة السينية من الثقب الأسود نفسه أثناء تراكم الغاز.

قال عالم الفيزياء الفلكية جيريمي دارلينج من جامعة كولورادو ، والذي لم يشارك في الدراسة ، إن هذه الطريقة ستكون طريقة جديدة لطيفة لتحديد [الثقوب السوداء المتجولة] المتوقعة نظريًا. تُظهر ورقة وانج ولوب كيف يمكن لهذه الثقوب السوداء أن تخلق صدمة القوس أثناء مرورها عبر قرص مجرتنا ، وتضيء بشكل فعال وتجعل نفسها متاحة للمراقبة.

وهو يوافق على أنه من حيث المبدأ ، يجب أن يكون من السهل اكتشاف صدمات القوس هذه باستخدام المرافق الحالية ، باستخدام موجات الراديو والأشعة تحت الحمراء.

لكن الأمر لن يكون سهلاً ، كما يحذر دارلينج ، لأن الصعوبة تكمن في مشكلة 'إبرة في كومة قش' الشائعة في علم الفلك: هناك العديد من الأجسام المنبعثة في نطاق الراديو والأشعة تحت الحمراء في قرص مجرتنا ، و يتوقع وانج ولوب أن عددًا قليلاً فقط من الثقوب السوداء (في بعض السيناريوهات ربما لا يوجد ثقب واحد) يجب أن يكون في القرص في أي وقت.

علاوة على ذلك ، فإننا ننظر إلى مجرتنا على حافة الحافة ، لذلك هناك ارتباك هائل حيث تتداخل الأشياء مع بعضها البعض وتتراكم على طول خط البصر. تفتقر المسوحات الراديوية للمجرة إلى الدقة الزاويّة لتمييز صدمات الثقب الأسود عن الظواهر الأخرى ، وهو أمر مؤسف. [صور مذهلة لمجرة درب التبانة (معرض)]

مجموعات النجوم

خلال بحث سابق ، اقترح لوب وتلميذه السابق رايان أوليري طريقة أخرى لاكتشاف هذه الثقوب السوداء العائمة. واقترحوا أن مثل هذه الثقوب السوداء يحتمل أن تكون محاطة بمجموعة من النجوم التي كانت في الأصل مرتبطة بها بإحكام.

تختلف هذه العناقيد اختلافًا كبيرًا عن العناقيد النجمية الكروية ، حيث سيتم تجميعها معًا بفعل جاذبية الثقب الأسود. نتيجة لذلك ، ستكون مضغوطة جدًا ، بحجم بضع سنوات ضوئية فقط.

حدد لوب وأوليري عناقيد النجوم المرشحة ويقومان حاليًا بجمع البيانات الطيفية على بعضها ، لاختبار ما إذا كان أي منها يحتوي على ثقب أسود مركزي.

قال لوب: 'قد يكون هناك كنز دفين في الفناء الخلفي لمجرة درب التبانة يمكن أن يخبرنا عن الجيل الأول من الثقوب السوداء في الكون'.

تابع موقع ProfoundSpace.org على Twitter تضمين التغريدة . نحن أيضا على موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك و + Google . المقالة الأصلية على موقع ProfoundSpace.org. تابع كاتيا موسكوفيتش على تويتر تضمين التغريدة