يمكن أن يساعد أبعد “نجم ثقب أسود” تم العثور عليه على الإطلاق في حل لغز النقطة الحمراء الصغيرة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي

قدم “نجم الثقب الأسود” الأبعد الذي تم العثور عليه حتى الآن، والموجود في الكون بعد أقل من 660 مليون سنة من الانفجار الكبير، دليلًا حيويًا حول أصل “النقاط الحمراء الصغيرة” الغامضة التي تملأ صور تلسكوب جيمس ويب الفضائي للكون المبكر.

ويبدو أن الإجماع هو أن هذه الأجسام الغريبة، التي تم اكتشافها لأول مرة في عام 2022، آخذة في النمو الثقوب السوداء الهائلة مدفونة داخل سحب ضخمة من الغاز لها أطياف تشبه النجوم الحمراء الباردة، مثل العمالقة الحمر. وفي الآونة الأخيرة، اكتشف علماء الفلك أن بعض هذه الأجسام موضوعة داخل المركز من الشباب المجرات الذي ظل نوره يسافر لنحو 12 مليار سنة، يزيد أو ينقص مليارًا، ليصل إلينا. نظرًا لبعدها وخفتها، يصعب فصل ضوء نجوم الثقب الأسود عن ضوء المجرة المحيطة بها، خاصة عندما نعلم أنه من المحتمل أن تكون هناك مجرة ​​خافتة جدًا بحيث لا يمكن رصدها. JWST لحلها.

ومع ذلك، فإن نجم الثقب الأسود المكتشف حديثًا، والذي تم اكتشافه خلال برنامج JWST المسمى بمسح Mirage أو Miracle (MoM)، يعمل كنوع من الحلقة المفقودة.

وقال جوريت ماثي Jorryt Matthee من معهد العلوم والتكنولوجيا في النمسا والمحقق المشارك في مسح MoM في بيان: “تم تصميم مسح ميراج أو ميراكل خصيصًا لاستهداف المصادر التي تعتبر “محفوفة بالمخاطر”، مما يعني أنها يمكن أن تكون إما اكتشافات مذهلة أو مجرد متطفلين، مثل بعض النجوم الباردة القريبة التي تبدو مثل المجرات البعيدة”. على وجه الخصوص، يركز الاستطلاع على الأشياء التي تبدو وكأنها قد تكون مرتفعة جدًا الانزياح الأحمر المجرات (حول انزياح أحمر قدره 10 أو أكثر، وهو ما يعادل وجودها منذ حوالي 13.1 مليار سنة على الأقل).

تم تسمية نجم الثقب الأسود الذي عثر عليه المسح باسم MoM-BH*-1 وهو أفضل مثال حتى الآن لنجم ثقب أسود “عاري”، مما يعني أن علماء الفلك متأكدون إلى حد ما من وجوده في الفضاء بمفرده وليس داخل مجرة ​​مزدهرة. وهذا يعني أن كل ضوءه يتولد عن طريق التراكم على الثقب الأسود في وسط السحابة. على الرغم من أننا لا نستطيع رؤية هذا التراكم بسبب سحابة الغاز المعتمة، إلا أن هذا الضوء ينشط السحابة المحيطة من الداخل، مما يؤدي إلى توهجها تمامًا مثل الطاقة المتولدة داخل السحابة. شمس يتسبب في إشعاع طبقاته الخارجية.

وقال روهان نايدو من جامعة هاواي، الذي قاد الفريق الذي اكتشف MoM-BH*-1 والقائد المشارك لمسح MoM، في البيان: “الطيف الذي اكتشفناه هو أفضل دليل لدينا على وجود عباءة من الغاز تغذي ثقبًا أسودًا مبكرًا”.

ومن المثير للاهتمام أن MoM-BH*-1 يقع بالقرب من مجرة ​​شابة لها نفس الانزياح نحو الأحمر في الفضاء، وتشير التقديرات إلى أن الأمر سيستغرق 100 مليون سنة أخرى حتى يصطدم نجم الثقب الأسود ويندمج مع المجرة. قام فريق نايدو وماثي بوضع نموذج لما سيبدو عليه طيف المجرة بعد اندماجه مع MoM-BH*-1، ووجدوا أنه سيبدو مشابهًا إلى حد كبير للنقاط الحمراء الصغيرة المعروفة بالفعل بوجودها داخل المجرات.

وقال ماثي: “إن اعتبار نجم الثقب الأسود كنموذج لعنصر الثقب الأسود المكون من نقاط حمراء صغيرة يساعد في توضيح العديد من الشكوك المتعلقة بها”. “إذا تم دمجها في مجرات مضيفة مماثلة، فإن نجوم الثقب الأسود مثل MoM-BH*-1 قد تكون بمثابة المحركات المركزية للطفل. الكوازارات“.

وبهذه الطريقة، يوفر MoM-BH*-1 دليلاً قويًا على أن الجسم الموجود في قلب المجرات الخافتة التي تشمل نقاطًا حمراء صغيرة هو نجم ثقب أسود. الملاحظات الأخيرة أظهرت بعض النقاط الحمراء الصغيرة عند الانزياحات الحمراء المنخفضة أن سحابة الغاز حول الثقب الأسود بدأت في التفكك، مما أدى إلى كشف الثقب الأسود والأشعة السينية الناتجة عن تراكم الغاز عليه. يبدو أن هذه الثقوب السوداء تنمو بسرعة، وتصبح البيئات المحيطة بهذه الثقوب السوداء النشطة شديدة الإضاءة، مما يؤدي إلى تكوين نجم زائف.

وقال نايدو: “لم يفتقر علماء الفلك أبدًا إلى الخيال: منذ اكتشاف النجوم الزائفة، لم تكن هناك ندرة في النظريات التي تشرح كيف نمت هذه الثقوب السوداء بهذه الضخامة بهذه السرعة”. “لا بد أن شيئًا مذهلًا قد حدث في بداية الكون. والآن مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي، يمكننا مراقبة هذه الحقبة بشكل مباشر ورؤية بأنفسنا أي السيناريوهات تحدث بالفعل.”

كان التعرف على ولادة الثقوب السوداء الهائلة وما إذا كانت تسبق ظهور المجرات المحيطة بها أحد الأهداف العلمية الأساسية لـ JWST قبل إطلاقه. وقد حقق نجاحًا هائلاً في هذا حتى الآن. على الرغم من اكتشاف النقاط الحمراء الصغيرة منذ أربع سنوات فقط، فإن الأبحاث المتعلقة بها ونجوم الثقب الأسود تتسارع، مع ظهور نتائج جديدة الآن بشكل أسبوعي تقريبًا.

قال ماثي: “إن هذه أوقات مثيرة بشكل لا يصدق، حيث يوجد ما يقرب من ألف ورقة بحثية وطبعة أولية على نقاط حمراء صغيرة في العامين أو الثلاثة أعوام الماضية”. “بعيدًا عن السراب، قد يكون هذا معجزة كونية.”

نُشرت النتائج في 13 أغسطس في مجلة Nature.