كيف يمكن لجيمس ويب والتلسكوبات الفضائية جيمس ويب والرومانية أن يتعاونوا لصيد الثقوب السوداء الفائقة من فجر الوقت
تشير الأبحاث الجديدة إلى أن ثلاثة تلسكوبات فضائية يمكن أن تشكل ثالوثًا قويًا قادرًا على البحث عن ثقوب سوداء الفائقة في وقت سابق من تاريخ الكون من أي وقت مضى.
إذا تلسكوب جيمس ويب للفضاء (JWST) ، و إقليدس التلسكوب ، و NASA القادم تلسكوب نانسي جريس روماني (روماني) يمكن اكتشاف ثقوب سوداء مع جماهير ملايين أو مليارات المرات أعلى من الشمس عندما كان الكون أقل من 270 مليون عام ، فإنه سيغير نظرتنا للتطور الكوني. مثل هذا الكشف يمكن أن يحل أيضًا معضلة كشفها أحد هذه التلسكوبات لعلماء الفلك.
منذ أن بدأت عملياتها في عام 2022 ، تم اكتشاف JWST الثقوب السوداء الفائقة موجودة عندما كان الكون أقل من مليار سنة ، مع وجود مثال قديم هو الثقب الأسود Jades-GS-Z14-0. هذا يمثل مشكلة لأن استخدام النماذج الموجودة قبل عام 2022 ، يجب أن يستغرق الثقوب السوداء الفائقة ما لا يقل عن مليار سنة للوصول إلى حالة الفائق من خلال عمليات الدمج واستهلاك المادة. وقد أدى ذلك إلى اقتراح نماذج بديلة لنمو الثقب الأسود التي يمكن أن تسمح لهذه العمالقة الكونية بالحصول على بداية من حيث النمو.
وقال مؤلف الأبحاث محمد أ. ليفورت من جامعة الإمارات العربية المتحدة لـ Space.com: “الثقوب السوداء الفائقة التي تتشكل في أوقات لاحقة لديها المزيد من الوقت للنمو من خلال التراكم والاندماج ، وهذه العمليات تمحو توقيعات ميلادها”. “الثقوب السوداء الفائقة التي تتشكل في مثل هذا العمر المبكرة تشير إلى أنها ولدت ضخمة.”
أحد السيناريوهات المحتملة التي من شأنها أن تسمح للثقوب السوداء الفائقة بالانموات التي تشير بسرعة كبيرة إلى حد كبير إلى أنه بدلاً من الثقوب السوداء المبكرة التي تتشكل عند وفاة الجيل الأول من النجوم الضخمة ، فقد تشكلت مباشرة عندما انهارت بقع كبيرة من الغاز الكوني والغبار.
“تشير نماذج تشكيل BH إلى أنه في ظل ظروف معينة ، مثل الجداول الباردة الكثيفة من الغاز أو عمليات الدمج الهالة أو قصف الإشعاع الأشعة فوق البنفسجية المكثفة ، يمكن أن تنهار غيوم الغاز بشكل كارثي في ثقوب سوداء ضخمة دون تشكيل نجوم طبيعية”. “يُعرف هذا النموذج باسم” سيناريو الانهيار المباشر “، ويولد الثقوب السوداء الضخمة مع جماهير من 10000 إلى 100،000 ضعف كتلة شمسنا.”
عن طريق التخلص من الوسطاء النجميين ، هذا “سيناريو الانهيار المباشر“سترى شكل الثقوب السوداء قبل ال النجوم الأولى يموت ، وخفض الوقت اللازم للنمو. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يزيل القيود الجماعية على هذه الثقوب السوداء الأولى ، وهي القيود التي تم فرضها في نظريات أخرى من خلال حقيقة أن الثقوب السوداء لا يمكن أن تكون إلا ضخمة مثل النوى للنجوم الأكثر ضخامة.
هذا يعني أن عملية الاندماج التي تؤدي إلى إنشاء ثقوب سوداء فائقة الكتلة يمكن أن تبدأ مع ما يسمى الثقوب السوداء “البذور الثقيلة” التي تسببها مباشرة الغاز والغبار ، أكثر ضخامة من أي ثقوب سوداء من الكتلة النجمية التي تم إنشاؤها بواسطة نجوم تموت على الإطلاق.
“الانهيار المباشر الثقوب السوداء في الأوقات السابقة ، يمكن أن تنمو أكثر من خلال تراكم المواد من محيطها ، في حين أن الثقوب السوداء التي تتشكل في أوقات لاحقة لا تحتوي على الكثير من الوقود للنمو “، أضاف لطيف.
ومع ذلك ، إذا كان سيناريو الانهيار المباشر هذا صحيحًا ، فإن Latif والمؤلف المشارك دانييل Whalen من جامعة بورتسموث يشير إلى أن الانهيار المباشر للغاز والغبار كان يمكن أن يولد ثقوبًا سوداء مباشرة من 170 إلى 180 مليون عام بعد الانفجار الكبير. وبالتالي ، يجب أن نكون قادرين على إيجاد ثقوب سوداء الفائقة حتى قبل 290 مليون سنة من الانفجار الكبير. بمعنى آخر ، في الانزياحات الحمراء ل z = 15 أو أكبر.
“إن اكتشاف ثقب أسود فائق في z = 15 سيخبرنا عن أصل الثقوب السوداء الفائقة” ، أوضح لطيف. “هذا يعني أن الثقوب السوداء تولد ضخمة مع الجماهير المذكورة أعلاه ، وسوف تستبعد تقريبا أصلها النجمي.”
كيف يمكن لروماني و Euclid توجيه JWST في الاتجاه الصحيح
لذا ، إذا كانت تلك الثقوب السوداء المباشرة المباشرة موجودة ، فلماذا لم رصدها JWST؟ بالتأكيد ليس لأنه يفتقر إلى القوة المراقبة ؛ ربما يحتاج التلسكوب الفضائي البالغ 10 مليارات دولار فقط إلى مساعدة من التلسكوبات الفضائية ذات التركيز الأوسع.
“من حيث المبدأ ، يمكن لـ JWST أن تلاحظ مثل هذه الثقوب السوداء ، لكن منطقة السماء JWST تجري أصغر بكثير من تلسكوب الفضاء الروماني القادم و Euclid” ، قال Latif. “إن تآزرهم هو مفتاح دراسة الثقوب السوداء الفائقة في الأوقات المبكرة. الرومانية والإقليد لديهم حقول رؤية أوسع 100 مرة من JWST وبالتالي يمكنها اكتشاف المزيد من الثقوب السوداء المبكرة.
“يمكن أن تساعد الدقة العالية لـ JWST في دراسة الهياكل التفصيلية لمجرات مضيف الثقب الأسود وتأكيد وجودها من خلال أداء التحليل الطيفي. هذه الملاحظات ستمنحنا صورة مفصلة لكيفية وتحت الظروف التي تتشكل فيها الثقوب السوداء وتنمو.”
جميع التلسكوبات الثلاثة قادرة على مراقبة الكون في أطوال موجية الأشعة تحت الحمراء من الضوء ، وهذا يعني أنهم يكملون بعضهم البعض في هذا الصدد أيضًا.
أجرى الفريق عمليات محاكاة للتآزر بين JWST و Euclid و Roman ، وقد أعجب بفعالية هذا التهديد الثلاثي التلسكوب.
وأضاف لطيف: “لقد اندهشنا من حقيقة أن هؤلاء المراهنات يمكنهم اكتشاف حوالي 100 فتحة سوداء بعد 250 مليون سنة فقط من الانفجار الكبير”. “من شأن هذا الاكتشاف أن يساعد بشكل كبير في تقييد نماذج تكوين الثقب الأسود وتوفير رؤية غير مسبوقة للكون المبكر.”
أوضح لطيف أنه في المستقبل القريب ، يعتزم هو و Whalen إدارة عمليات المحاكاة التي تتبع تاريخ النمو في الانهيار المبكر المبكر الثقوب السوداء بعد ولادتهما.
وخلص لاتيف إلى أن “وجود مثل هذا تاريخ النمو التفصيلي ، يمكننا تقديم تنبؤات أفضل للرومانية ، الإقليدس ، و jwst ، بما في ذلك مدى ضخامة هذه الثقوب السوداء وعددها يمكن اكتشافها من خلال الاستطلاعات القادمة”.
بحث الفريق متاح على موقع جامعة بورتسموث.
تنويه من موقع “بتوقيت بيروت”:
تم جلب هذا المحتوى بشكل آلي من المصدر:
www.space.com
بتاريخ: 2025-09-05 19:00:00.
الآراء والمعلومات الواردة في هذا المقال لا تعبر بالضرورة عن رأي موقع “بتوقيت بيروت”، والمسؤولية الكاملة تقع على عاتق المصدر الأصلي.
ملاحظة: قد يتم استخدام الترجمة الآلية في بعض الأحيان لتوفير هذا المحتوى.
ظهرت المقالة كيف يمكن لجيمس ويب والتلسكوبات الفضائية جيمس ويب والرومانية أن يتعاونوا لصيد الثقوب السوداء الفائقة من فجر الوقت أولاً على بتوقيت بيروت | اخبار لبنان والعالم لحظة بلحظة 24/24 تابعونا.
