يقدم أبعد نجم ثقب أسود تم تحديده على الإطلاق، والذي تم رصده بعد أقل من 660 مليون سنة من الانفجار الكبير، دليلا حاسما على أصل “النقاط الحمراء” المثيرة للاهتمام الموجودة في صور الكون المبكر التي التقطها تلسكوب جيمس ويب الفضائي.
هناك اتفاق متزايد على أن هذه الأجسام الغريبة، التي تم اكتشافها لأول مرة في عام 2022، تتوافق مع تشكل ثقوب سوداء فائقة الكتلة، محاطة بسحب واسعة من الغاز تظهر أطيافًا مشابهة لتلك الخاصة بالنجوم الباردة المحمرة مثل العمالقة الحمراء. وكشفت الملاحظات الأخيرة عن وجود بعض هذه الأجسام في مراكز المجرات الفتية، التي سافر ضوءها ما يقرب من 12 مليار سنة للوصول إلينا. نظرًا لبعدها الكبير وسطوعها المنخفض، فإن الضوء الصادر من نجوم الثقب الأسود يمثل تحديًا للفصل عن ضوء المجرة المضيفة، خاصة عندما تكون هناك مجرة قد تكون باهتة جدًا بحيث لا يمكن لجيمس ويب اكتشافها.
ومع ذلك، فإن نجم الثقب الأسود الذي تم تحديده حديثًا، والذي تم الكشف عنه من خلال برنامج جيمس ويب المعروف باسم مسح ميراج أو ميراكل (MoM)، يعمل كحلقة رئيسية مفقودة.
قال جوريت ماثي، من المعهد النمساوي للعلوم والتكنولوجيا وأحد الباحثين في وزارة المعادن: “تم تصميم بحث ميراج أو ميراكل للتركيز على المصادر التي تعتبر “محفوفة بالمخاطر”، والتي يمكن أن تكون اكتشافات غير عادية أو مجرد أجسام متطفلة، مثل النجوم الباردة القريبة التي تشبه المجرات البعيدة”. على وجه الخصوص، تركز الدراسة على الأهداف التي تبدو وكأنها مجرات ذات انزياح أحمر عالي (ما يقرب من 10 أو أكثر، مما يشير إلى وجود ما لا يقل عن 13.1 مليار سنة).
تم تسمية نجم الثقب الأسود الذي اكتشفه المسح باسم MoM-BH*-1 ويمثل أفضل مثال حتى الآن لـ “نجم ثقب أسود عارٍ”. وهذا يعني أن علماء الفلك لديهم قناعة قوية بأنها موجودة معزولة في الفضاء، وليست مدمجة في مجرة نامية. يتم إنتاج كل ضوءها من خلال تراكم المادة في الثقب الأسود المركزي للسحابة. وعلى الرغم من أن هذا التراكم غير مرئي بسبب حجب سحابة الغاز له، إلا أن الضوء المتولد ينشط السحابة المحيطة من الداخل، مما يجعلها تتوهج بطريقة تشبه طاقة الشمس التي تشع طبقاتها الخارجية.
قال روهان نايدو من جامعة هاواي، قائد الفريق الذي تعرف على MoM-BH*-1 والقائد المشارك لأبحاث MoM: “الطيف الذي اكتشفناه هو أفضل دليل لدينا على وجود غلاف من الغاز يغذي ثقبًا أسودًا مبكرًا”.
ومن المثير للاهتمام أن MoM-BH*-1 يقع بالقرب من مجرة شابة لها نفس الانزياح الأحمر، وتشير التوقعات إلى أن الأمر سيستغرق 100 مليون سنة أخرى حتى يصطدم نجم الثقب الأسود بهذه المجرة ويندمج معها. قام فريق نايدو وماثي بمحاكاة الشكل الذي سيكون عليه طيف المجرة بعد هذا الاندماج مع MoM-BH*-1، ووجدوا أنه سيشبه إلى حد كبير النقاط الحمراء المعروفة بالفعل داخل المجرات.
كيف يساعد اكتشاف MoM-BH*-1 على فهم النجوم الزائفة البدائية
وقال ماثي: “إن اعتبار نجم الثقب الأسود نموذجًا لعنصر الثقب الأسود في النقاط الحمراء يساعد في توضيح العديد من الشكوك المتعلقة بها”. “إذا تم دمجها في مجرات مضيفة مماثلة، فيمكن لنجوم الثقب الأسود مثل MoM-BH*-1 أن تعمل بالفعل كمحركات مركزية للكوازارات الجنينية.”
وبالتالي، يوفر MoM-BH*-1 دليلًا قويًا على أن الجسم المركزي في المجرات الخافتة التي تحتوي على النقاط الحمراء هو نجم ثقب أسود. كشفت الملاحظات الحديثة لبعض النقاط الحمراء ذات الانزياحات الحمراء المنخفضة أن سحابة الغاز المحيطة بالثقب الأسود بدأت في التبدد، مما أدى إلى كشف الثقب الأسود والأشعة السينية الناتجة عن تراكم الغاز. تُظهر هذه الثقوب السوداء نموًا متسارعًا، وتصبح البيئات المحيطة بهذه الثقوب السوداء النشطة شديدة الإضاءة، مما يؤدي إلى تكوين النجم الزائف.
وقال نايدو: “لم يفتقر علماء الفلك أبدًا إلى الخيال: منذ اكتشاف النجوم الزائفة، لم يكن هناك نقص في النظريات التي تشرح كيفية نمو هذه الثقوب السوداء بشكل كبير وبسرعة”. “لا بد أن شيئًا مذهلًا قد حدث في بداية الكون. والآن، مع جيمس ويب، يمكننا مراقبة هذه الحقبة مباشرةً ومعرفة السيناريوهات التي حدثت بالفعل.”
كان فهم تكوين الثقوب السوداء فائقة الكتلة وما إذا كانت تسبق ظهور المجرات المحيطة بها أحد الأهداف العلمية الأساسية لجيمس ويب قبل إطلاقه. وفي هذا الصدد، كان التلسكوب ناجحا للغاية. وعلى الرغم من اكتشاف النقاط الحمراء قبل أربع سنوات فقط، إلا أن الأبحاث المتعلقة بها ونجوم الثقب الأسود تتسارع، مع ظهور اكتشافات جديدة أسبوعيًا تقريبًا.
وقال ماثي: “إن هذه أوقات مثيرة بشكل لا يصدق، مع وجود ما يقرب من ألف مقال ومطبوعات مسبقة على نقاط حمراء في العامين أو الثلاثة أعوام الماضية”. “بعيدًا عن كونه سرابًا، فمن الممكن أن يكون معجزة كونية.”
