سجل تلسكوب جيمس ويب الفضائي أول قياس مباشر لكتلة ثقب أسود هائل في الكون الشاب. يزن الجسم المركزي Abell2744-QSO1 حوالي 50 مليون مرة كتلة الشمس. ويقع في مركز مجرة حمراء صغيرة شوهدت بعد 700 مليون سنة من الانفجار الكبير.
لقد رسم الباحثون خريطة لحركة الغاز حول الثقب الأسود. يظهر التحليل أنه يهيمن على الكتلة الإجمالية للنظام. يفتح هذا الاكتشاف مناقشات جديدة حول كيفية ظهور هذه الأجسام العملاقة في وقت مبكر جدًا من التاريخ الكوني.
كيف قاس جيمس ويب كتلة الثقب الأسود؟
استخدم الفريق أداة NIRSpec الخاصة بالتلسكوب لمراقبة الغاز من المدار. التقط مطياف الأشعة تحت الحمراء القريبة سرعات تتبع النمط الكبليري الدقيق. تشير هذه الحركة إلى أن الكتلة كلها تقريبًا تتركز في نقطة مركزية.
- يدور الغاز بشكل أسرع بالقرب من المركز
- يؤكد منحنى السرعة نقطة الجاذبية
- اعتمدت القياسات السابقة على طرق غير مباشرة
- الآن تم حساب الكتلة مباشرة من ديناميكيات الغاز
يمثل الثقب الأسود ما لا يقل عن ثلثي الكتلة الإجمالية لـ Abell2744-QSO1. عدد النجوم في المجرة أقل بكثير. يتحدى هذا الخلل النموذج الكلاسيكي الذي تنمو فيه المجرة والثقب الأسود معًا على مدى مليارات السنين.
ينتمي Abell2744-QSO1 إلى فئة النقطة الحمراء الصغيرة
ظهرت هذه الأجسام المدمجة ذات اللون الأحمر بأعداد كبيرة في الملاحظات الأولية لجيمس ويب. كانت شائعة في المليار سنة الأولى من عمر الكون وتكاد تكون معدومة اليوم. Abell2744-QSO1 هو الأول من نوعه في فئته الذي يتم قياس كتلته مباشرة.
المجرة المحيطة باهتة. يتوهج الثقب الأسود المركزي بغاز الهيدروجين والهيليوم شبه البدائي. ويعزز انخفاض المعدن أن البيئة كانت قريبة من بيئة الكون الأولي.
الآثار المترتبة على تشكيل الثقوب السوداء
وتشير النتيجة إلى أن بعض الثقوب السوداء الهائلة ربما ظهرت قبل المجرات التي تستضيفها. هناك فرضيتان تكتسبان القوة من البيانات. ويشير المرء إلى الانهيار المباشر لسحب الغاز الضخمة. ويذكر آخر أن الثقوب السوداء البدائية تشكلت بعد وقت قصير من الانفجار الكبير.
وسلط روبرتو مايولينو، من جامعة كامبريدج، الضوء على التأثير. تمثل النتيجة مراجعة لسيناريوهات التكوين الكلاسيكية. نُشرت المقالات في نفس اليوم في مجلة Nature and Monthly notifications of the Royal Astronomical Society.
يعد الثقب الأسود Abell2744-QSO1 أضخم من كل النجوم الموجودة في المجرة مجتمعة. وتتجاوز هذه النسبة بكثير ما نشاهده في الكون المحلي، حيث تمثل الثقوب السوداء جزءا صغيرا من الكتلة النجمية.
التفاصيل الفنية للمراقبة باستخدام NIRSpec
سمحت وحدة المجال المتكاملة الخاصة بـ NIRSpec بتحديد السرعات على مسافات مختلفة من المركز. وقارن الباحثون الحركة الفعلية مع تلك المتوقعة لتوزيعات جماعية مختلفة. فقط جسم نقطي يفسر دوران كبلر المرصود.
قاد إجناس جودباليس وكوزيمو ماركونسيني أجزاء من العمل. وشمل التعاون مؤسسات مثل جامعة فلورنسا، ومعهد ماكس بلانك، وجامعة بن غوريون.
ما الذي يتغير بالنسبة للدراسات المستقبلية للكون المبكر؟
ويخطط علماء الفلك الآن لرصد المزيد من النقاط الحمراء الصغيرة باستخدام نفس التقنية. الهدف هو فهم ما إذا كان Abell2744-QSO1 استثناءً أم أنه يمثل نمطًا شائعًا في الكون الشاب. يواصل جيمس ويب تقديم البيانات التي تشكك في النماذج الراسخة.
ويعزز هذا الاكتشاف دور التلسكوب كأداة أساسية لعلم الكونيات. كل قياس مباشر جديد يجعل العلماء أقرب إلى الإجابات حول الفصول الأولى من تكوين الهياكل الكونية.