أكبر بعشر مرات من الشمس: العثور على الثقب الأسود الأقرب إلى الأرض

تم العثور على أقرب ثقب أسود معروف إلى الأرض من قبل علماء الفلك باستخدام مرصد الجوزاء الدولي، الذي يديره NOIRLab التابع لمؤسسة العلوم الوطنية.

تم التأكيد على وجود ثقب أسود خامل ذي كتلة نجمية في مجرة ​​درب التبانة لأول مرة. مع وجود 1600 سنة ضوئية فقط بينه وبين الأرض، إنه موضوع رائع للبحث لتحسين معرفتنا بتطوير الأنظمة الثنائية.

الثقوب السوداء

أكثر الأشياء تطرفا في الكون هي الثقوب السوداء. من المفترض أن تحتوي جميع المجرات الضخمة على نسخ فائقة الكتلة من هذه الأجسام الكثيفة.

هناك ما يقدر بنحو 100 مليون ثقب أسود ذي كتلة نجمية في مجرة ​​درب التبانة وحدها وهي أكثر انتشارًا بشكل ملحوظ وتزن ما بين خمسة إلى مائة ضعف وزن الشمس. على عكس الثقوب السوداء الخاملة، التي لا تومض بقوة في الأشعة السينية لأنها تستهلك مادة من نجم قريب، تم تأكيد عدد قليل منها حتى الآن وكلها تقريبًا "نشطة".

أقرب ثقب أسود إلى الأرض

أطلق علماء الفلك على أقرب ثقب أسود من الأرض اسم Gaia BH1 باستخدام تلسكوب Gemini North في جزيرة هاواي وهو أحد التلسكوبات المزدوجة لمرصد الجوزاء الدولي، الذي يديره NOIRLab التابع لمؤسسة NSF.

إنه أقرب بثلاث مرات إلى الأرض من حامل الرقم القياسي السابق. يبلغ حجم هذا الثقب الأسود الخامل حوالي 10 أضعاف حجم الشمس ويقع على بعد حوالي 1600 سنة ضوئية في كوكبة Ophiuchus. سمحت الدراسات الرائعة لحركة شريك الثقب الأسود، وهو نجم مشابه للشمس يدور حول الثقب الأسود حول نفس المسافة التي تدور حولها الأرض حول الشمس، بالتوصل إلى هذا الاكتشاف الجديد.

يوضح كريم البدري عالم الفيزياء الفلكية في مركز الفيزياء الفلكية والمؤلف الرئيسي للورقة التي تصف هذا الاكتشاف "خذ النظام الشمسي، ضع ثقبًا أسود في مكان الشمس والشمس حيث توجد الأرض وستحصل على هذا النظام".

وأضاف "على الرغم من وجود العديد من الاكتشافات المزعومة لأنظمة مثل هذه، فقد تم دحض كل هذه الاكتشافات تقريبًا لاحقًا. هذا هو أول اكتشاف لا لبس فيه لنجم شبيه بالشمس في مدار واسع حول ثقب أسود ذي كتلة نجمية في مجرتنا".

الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية

تم الكشف عن عدد قليل من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية التي تم العثور عليها من خلال تفاعلاتها النشطة مع نجم مرافق، على الرغم من حقيقة أن هناك الملايين منهم على الأرجح يتجولون في مجرة ​​درب التبانة. تدور المواد شديدة الحرارة من نجم قريب لولبية نحو الثقب الأسود، حيث تنتج أشعة سينية مكثفة ونفاثات مادية. عندما يكون الثقب الأسود نائمًا (أي لا يتغذى بشكل نشط)، فإنه يندمج ببساطة في محيطه.

قال البدري "لقد كنت أبحث عن ثقوب سوداء خامدة على مدى السنوات الأربع الماضية باستخدام مجموعة واسعة من مجموعات البيانات والأساليب، أدت محاولاتي السابقة، بالإضافة إلى محاولات الآخرين، إلى ظهور مجموعة من الأنظمة الثنائية التي تتنكر في شكل ثقوب سوداء ولكن هذه هي المرة الأولى التي يأتي فيها البحث ثماره".

تم فحص البيانات من مركبة الفضاء جايا التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية في البداية من قبل الباحثين لتحديد الوجود المحتمل للنظام لثقب أسود. التقط Gaia الانحرافات الصغيرة في سرعة النجم الناتجة عن جسم ضخم غير مرئي.

يصعب شرح التكوين الفريد لنظام Gaia BH1 باستخدام مفاهيم علماء الفلك الحالية لتطور الأنظمة الثنائية. كان للنجم السلف، الذي تطور لاحقًا إلى الثقب الأسود المكتشف حديثًا، كتلة لا تقل عن 20 ضعف كتلة الشمس.

كان من الممكن أن يكون لها عمر قصير يصل إلى بضعة ملايين من السنين. إذا تشكل كلا النجمين في وقت واحد، فإن هذا النجم الهائل قد تطور سريعًا إلى نجم عملاق، منتفخًا وابتلع النجم الثاني قبل أن تتاح له فرصة التطور إلى نجم مناسب متسلسل رئيسي مثل شمسنا، التي تحرق الهيدروجين.

ليس من الواضح على الإطلاق كيف يمكن للنجم ذي الكتلة الشمسية أن ينجو من تلك الحلقة وينتهي به الأمر كنجم طبيعي على ما يبدو، كما تشير ملاحظات الثقب الأسود الثنائي. تتنبأ جميع النماذج النظرية التي تسمح بالبقاء على قيد الحياة بأن نجم الكتلة الشمسية كان يجب أن ينتهي به الأمر في مدار أكثر إحكاما مما هو ملاحظ بالفعل.

قد يشير هذا إلى وجود فجوات مهمة في فهمنا لكيفية تشكل الثقوب السوداء وتطورها في الأنظمة الثنائية، كما يشير إلى وجود مجموعة لم يتم استكشافها بعد من الثقوب السوداء الخاملة في الثنائيات.

واختتم البدري بالقول "من المثير للاهتمام أن هذا النظام لا يمكن مواءمته بسهولة من خلال نماذج التطور الثنائية القياسية، إنه يطرح العديد من الأسئلة حول كيفية تشكل هذا النظام الثنائي، بالإضافة إلى عدد الثقوب السوداء الكامنة الموجودة هناك". ^[1]