مفاجئة! العثور على ثقب أسود عملاق في المياه الراكدة الكونية

الثقب الأسود يلتف الضوء في مركز المجرة

يبدو أن الثقب الأسود الهائل في مركز المجرة NGC 1600 تبلغ كتلته 17 مليار ضعف كتلة الشمس. يُظهر هذا المنظر المحاكي بالكمبيوتر ثقبًا أسود فائق الكتلة في قلب المجرة. (رصيد الصورة: NASA و ESA و D. Coe و J. Anderson و R. van der Marel (معهد علوم تلسكوب الفضاء))

يقع أحد أكبر الثقوب السوداء التي تم العثور عليها على الإطلاق في المياه الخلفية الكونية ، مثل ناطحة سحاب شاهقة في بلدة صغيرة.



اكتشف علماء الفلك كتلة فائقة ثقب أسود تحتوي على 17 مليار مرة كتلة الشمس - أصغر بقليل من أثقل ثقب أسود معروف ، والذي يزن بحد أقصى 21 مليار كتلة شمسية - في مركز المجرة NGC 1600.

هذه مفاجأة ، لأن NGC 1600 ، التي تقع على بعد 200 مليون سنة ضوئية من الأرض في كوكبة Eridanus ، تنتمي إلى مجموعة مجرات متوسطة الحجم ، والثقوب السوداء الوحشية المكتشفة حتى الآن تميل إلى أن توجد في مجموعات كثيفة من المجرات. قال أعضاء فريق الدراسة إنه قد يتعين على الباحثين إعادة التفكير في أفكارهم حول مكان تواجد الثقوب السوداء العملاقة ، وكم منها قد يملأ الكون. [أغرب الثقوب السوداء في الفضاء]

قال المؤلف المشارك للدراسة Chung-Pei Ma ، عالم الفلك بجامعة كاليفورنيا ، بيركلي: 'الثقب الأسود أكبر بكثير مما كنا نتوقعه بالنسبة لحجم المجرة أو المكان الذي تعيش فيه هذه المجرة ، البيئة'.

قالت لـ ProfoundSpace.org: `` هذا هو الجزء المحير - أو الجزء المثير للاهتمام - من النتيجة ''. قد يكون هناك المزيد من NGC 1600 في مواقع أكثر اعتيادية ، مثل المدن الصغيرة في الولايات المتحدة بدلاً من مانهاتن. والثقوب السوداء. ظهرت NGC 1600 لأول مرة في المسح ببيانات من مرصد ماكدونالد في تكساس.

تشير دراسة جديدة إلى أن مجرة ​​NGC 1600 أكبر بكثير وأكثر إشراقًا من نظيراتها ، وتحتوي على ثقب أسود كتلته 17 مليار ضعف كتلة الشمس. NGC 1600 هي المجرة الإهليلجية الكبيرة في هذه الصورة

تشير دراسة جديدة إلى أن مجرة ​​NGC 1600 أكبر بكثير وأكثر إشراقًا من نظيراتها ، وتحتوي على ثقب أسود كتلته 17 مليار ضعف كتلة الشمس. NGC 1600 هي مجرة ​​بيضاوية كبيرة في مركز هذه الصورة ، كما هو موضح في الشكل الداخلي.(رصيد الصورة: NASA، ESA، Digital Sky Survey 2)

على الرغم من أن الملاحظات الأولية لم تكن مفصلة بما يكفي لرؤية طيف الضوء من مركز المجرة بوضوح ، فقد استطاعت ما وزملاؤها بالفعل أن يخبروا أنهم كانوا ينظرون إلى شيء غير عادي: `` كان الأمر أشبه إلى حد ما بالنظر إلى إعصار من مسافة بعيدة جدًا. قالت. لم نتمكن من تحديد حجم هذا الإعصار ، كان هذا الثقب الأسود ، لكن الإعصار كان كبيرًا جدًا لدرجة أننا بدأنا بالفعل نشعر بالرياح باستخدام هذه البيانات الخشنة.

للاشتباه في أنهم اكتشفوا ثقبًا أسودًا كبيرًا جدًا ، قام أعضاء فريق الدراسة بعد ذلك بالتحقيق في المجرة الإهليلجية باستخدام النصف الشمالي من مرصد الجوزاء ، وهما تلسكوبان مزدوجان يقعان في هاواي وتشيلي. قال ما إن الجوزاء سمح لهم بسبر 'مجال تأثير' الثقب الأسود - المنطقة التي كان لكتلة الثقب الأسود فيها تأثير أكبر من تأثير المجرة الكلية ، حيث كان يضرب النجوم في العمل. كما اكتشفوا الموقع ببيانات من تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا.

وقالت إن النجوم 'كانت تسير بسرعة كبيرة لدرجة أن الطريقة الوحيدة التي يمكن أن تسافر بها بهذه السرعة هي إذا كان لديك ثقب أسود كتلته 17 مليار كتلة شمسية في المركز'.

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)

أصول

أكبر ثقب أسود فائق الكتلة تم اكتشافه على الإطلاق يحتوي على ما يصل إلى 21 مليار مرة كتلة الشمس ، ويوجد في موقع أكثر توقعًا: مجموعة الغيبوبة شديدة الكثافة ، والتي تضم أكثر من 1000 مجرة ​​محددة. (للمقارنة ، يبلغ إجمالي الثقب الأسود الكامن في مركز مجرة ​​درب التبانة حوالي 4 ملايين كتلة شمسية).

يوجد الثقب الأسود في مجموعة Coma Cluster في مجرة ​​محاطة بأقران ساطعة ، لكن NGC 1600 تتفوق على المجرات المجاورة لها بمقدار ثلاثة أضعاف على الأقل. يستحوذ الثقب الأسود في NGC 1600 على حوالي 2٪ من كتلة مجرتهم - والتي من المتوقع أن تكون أكبر بحوالي 10 أضعاف من الثقوب السوداء في مركز مجراتها.

يمكن أن تتكون الثقوب السوداء الصغيرة عندما تنهار النجوم الضخمة. من المحتمل أن تنمو المجرات الضخمة الموجودة في مراكز المجرات بشكل كبير جدًا عن طريق استيعاب الكثير من الغبار والحطام في وقت مبكر من حياتها ومن خلال الاصطدام والاندماج مع الثقوب السوداء الأخرى ، وهو ما يحدث عندما تتحد مجرتان.

قال ما: 'الطريقة التي نفهم بها كيف تنمو المجرات والثقوب السوداء إلى مثل هذه الكتل العالية هي من كيفية تشكل المجرات'. عادة ، نعتقد أنها تتشكل من خلال اصطدام المجرات الناشئة ، أو أكل لحوم البشر - تصطدم معًا ، مثل مجرة ​​درب التبانة ومجرة أندروميدا: نحن نقترب من بعضنا البعض ، وسوف نتصادم يومًا ما. لذلك سنقوم بتكوين مجرة ​​أكبر ، وسوف يجتمع الثقبان الأسودان الفرديان للمجرات السلفية معًا لتشكيل ثقب أسود أكبر. [ مشاهدة: محاكاة اصطدام مجرة ​​درب التبانة ومجرة أندروميدا ]

لذلك تتكون أكبر المجرات غالبًا من عدة مجرات صغيرة اندمجت ، والتي اندمجت أيضًا ثقوبها السوداء المقابلة. تخلق مجموعة مجرات أكثر ازدحامًا ظروفًا مواتية لتكوين ثقوب سوداء كبيرة للغاية ، على ما يبدو - لكن NGC 1600 تقع في منطقة متفرقة كثيرًا.

قال ما ، 'أحد الاحتمالات لكيفية الحصول على كتلة كبيرة هو ربما أن NGC 1600 قد أكلت أصدقاءها'. لقد التهمت أصدقاءها ، وخلال العملية اكتسبت ثقوبًا سوداء - ربما يجب أن تكون كبيرة جدًا على حساب أصدقائها.

يمكن أن يفسر ذلك الحي الفارغ بشكل غير عادي حول NGC 1600.

بدلاً من ذلك ، يمكن أن يكون الثقب الأسود في منطقة من الكون كان بها الكثير من الغاز في وقت مبكر من حياته ، كما قال ما.

'الكون يحتوي على الكثير من الغاز قالت: عندما كانت أصغر سناً. 'ربما أصبحت كبيرة حقًا عندما كانت المجرة صغيرة جدًا.'

وأضاف ما أنه إذا كان الأمر كذلك ، فقد يكون الثقب الأسود قد نما إلى حجمه الحالي دون أن يقيم في منطقة أكثر كثافة سكانية.

جزيئات الثقب الأسود تتسرب

ربما التوائم

إلى جانب التحقيق في ألغاز موقعه ، يركز الباحثون على حالة الثقب الأسود نفسه - أو ربما الثقوب السوداء نفسها.

عندما تندمج مجرتان تدور الثقوب السوداء المركزية حول بعضها البعض ، وتقترب أكثر فأكثر حتى تتحد في واحدة. تشير ملاحظات الباحثين إلى أن الثقب الأسود في مركز NGC 1600 قد يكون في الواقع اثنين في عملية الاندماج ، أو واحدًا اندمج مؤخرًا.

الفكرة الرئيسية هنا هي أنه بينما كانت المجرة تتألق بضوء النجوم ، بدا المركز فارغًا بشكل غير عادي. وقال ما إن مثل هذه المجرات الكبيرة عادة ما يكون لها نوى مشرقة في المقابل.

'الطريقة التي أحب أن أقولها هي ، لسبب ما ، يبدو أن النجوم خائفة من المركز ذاته ؛ قالت: 'إنهم بطريقة ما لا يريدون الاقتراب جدًا'. في الوقت الحالي ، الطريقة الأكثر أناقة لشرح وجود هذه المنطقة التي تم مسحها هي من خلال الثقوب السوداء الثنائية.

النجوم البعيدة جدًا بحيث لا يمكن سحبها مباشرة إلى مثل هذا النظام يمكن أن تتأثر بشدة به. قال ما إن ديناميكيات نظام به ثقبان أسودان فائقان الكتلة في مركزه تجعل النجوم تقترب من بعضها البعض وتتسارع للخارج ، وتهرب من النظام وتجبر الثقوب السوداء على الاقتراب قليلاً من بعضها البعض. كل نجم له تأثير ضئيل ، ولكن بمرور الوقت ، يتم تقريب الثقوب السوداء من بعضها البعض أكثر فأكثر - وفي النهاية تتعايش في حلقة حيث يتم دفع معظم النجوم القريبة بعيدًا.

لا يستطيع الباحثون حاليًا معرفة ما إذا كان النظام لا يزال عبارة عن ثقبين أسودين أم أنه قد اندمج بالفعل في ثقب واحد. لكن NGC 1600 يمكن أن تكون مرشحًا رئيسيًا لـ العلماء الذين يدرسون موجات الجاذبية للتدقيق ، قال ما: سوف تتولد موجات الجاذبية من الثقوب السوداء التي لا تزال تدور وتتصادم ، ولكن ليس عن طريق الثقوب التي اجتمعت بالفعل.

في كل مكان؟

وصف آفي لوب ، رئيس قسم علم الفلك بجامعة هارفارد ، العمل الجديد بأنه اكتشاف مثير.

قال لوب ، الذي لم يشارك في الدراسة ، لموقع ProfoundSpace.org في رسالة بريد إلكتروني: `` سيكون من المثير للاهتمام العثور على المزيد من الثقوب السوداء من هذا النطاق الكتلي والتحقق مما إذا كانت هذه حالة خارجية أم نموذجية ''.

'السؤال الأساسي هو ، ما هي الظروف البيئية التي تغذي نمو أضخم الثقوب السوداء؟' هو قال. 'نود معرفة الإجابة على هذا السؤال من خلال دراسات مستقبلية مثل هذه'.

وأضاف لوب أن حجم الثقب الأسود NGC 1600 يجعله هدفًا جيدًا لـ Event Horizon Telescope ، وهو تحالف من تسعة تلسكوبات حول العالم ستعمل معًا لتصوير الثقوب السوداء.

يأمل أعضاء فريق الدراسة في إجراء مزيد من البحث عن NGC 1600 باستخدام تلسكوب هابل لإلقاء نظرة أفضل على جوهره وتحديد كتلة الثقب الأسود بشكل أكثر دقة ، وسيستمرون في التعرف على توزيع الثقوب السوداء الكبيرة عبر دراسة MASSIVE.

تعد الأجزاء قليلة السكان من المجرة أكثر شيوعًا من المناطق فائقة الكثافة حيث تم العثور على أكبر الثقوب السوداء حتى الآن. لذا ، إذا كانت الثقوب السوداء بهذا الحجم شائعة في مثل هذه المناطق أيضًا ، فقد تكون NGC 1600 مجرد 'قمة جبل الجليد' ، كما قال ما. وأضافت أن MASSIVE يجب أن تكشف مدى شيوع الأجسام الضخمة ، وأن توسع فهم الباحثين للوحوش.

أنا واثق من أننا سنجد ثقوبًا سوداء - إذا لم نفعل ذلك ، فسيكون ذلك غريبًا حقًا - لكن السؤال سيكون ... ما مدى ضخامة هذه الثقوب السوداء؟ هل 17 مليار ، 20 مليار [كتلة شمسية] حيث تتوقف عن النمو؟ أو هل يمكن أن يكون هناك وحوش أكبر لم نعثر عليها؟ '

كان العمل الجديد نُشر على الإنترنت اليوم (6 أبريل) في مجلة Nature .

أرسل بريدًا إلكترونيًا إلى سارة لوين على slewin@demokratija.eu أو اتبعها تضمين التغريدة .تابعنا تضمين التغريدة و موقع التواصل الاجتماعي الفيسبوك و + Google . المقالة الأصلية بتاريخ موقع demokratija.eu .