الاكتشاف الأول لما يبدو أنه ثقب أسود مارق ينجرف عبر مجرة درب التبانة ، والذي تم الكشف عنه في وقت سابق من هذا العام ، حصل للتو على تأكيد مهم.
توصل فريق ثان من العلماء ، أجروا تحليلاً منفصلاً ومستقلاً ، إلى نفس النتيجة تقريبًا ، مما أضاف ثقلًا إلى فكرة أننا قد حددنا ثقبًا أسود مارقًا يتجول في المجرة.
بقيادة عالِمَي الفلك كيسي لام وجيسيكا لو من جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، توصل العمل الجديد إلى نتيجة مختلفة قليلاً. بالنظر إلى النطاق الكتلي للجسم ، يمكن أن يكون أ النجم النيوترونيبدلا من ثقب أسود ، وفقا للدراسة الجديدة.
في كلتا الحالتين ، هذا يعني أنه قد يكون لدينا أداة جديدة للبحث عن أجسام مضغوطة “مظلمة” لا يمكن اكتشافها في مجرتنا ، عن طريق قياس الطريقة التي تلتوي بها مجالات الجاذبية وتشوه ضوء النجوم البعيدة أثناء مرورها في أمامهم ، يسمى الجاذبية الدقيقة الدقيقة.
“هذا هو أول ثقب أسود عائم أو نجم نيوتروني يتم اكتشافه باستخدام عدسة الجاذبية الدقيقة ،” يقول لو.
“باستخدام العدسة الدقيقة ، يمكننا فحص هذه الأشياء المنعزلة والمضغوطة ووزنها. أعتقد أننا فتحنا نافذة جديدة على هذه الأشياء المظلمة ، والتي لا يمكن رؤيتها بأي طريقة أخرى.”
الثقوب السوداء يُفترض أنها النوى المنهارة للنجوم الضخمة التي وصلت إلى نهاية حياتها وطردت مادتها الخارجية. يُعتقد أن مثل هذه النجوم البادئة للثقب الأسود – أكبر من كتلة الشمس بثلاثين مرة – تعيش حياة قصيرة نسبيًا.
لذلك ، وفقًا لأفضل تقديراتنا ، يجب أن يكون هناك ما يصل إلى من 10 مليون إلى 1 مليار الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية الموجودة هناك ، تنجرف بسلام وهدوء عبر المجرة.
لكن تسمى الثقوب السوداء بالثقوب السوداء لسبب ما. لا تصدر أي ضوء يمكننا اكتشافه ، ما لم تسقط المواد عليها ، وهي عملية تولد أشعة سينية من الفضاء حول الثقب الأسود. لذلك ، إذا كان الثقب الأسود معلقًا فقط ، ولا يفعل شيئًا ، فليس لدينا أي طريقة تقريبًا لاكتشافه.
تقريبيا. ما يمتلكه الثقب الأسود هو مجال جاذبية شديد ، قوي جدًا لدرجة أنه يشوه أي ضوء يمر عبره. بالنسبة لنا ، كمراقبين ، هذا يعني أننا قد نرى نجمًا بعيدًا يبدو أكثر إشراقًا ، وفي موضع مختلف ، عن الشكل الذي يظهر به بشكل طبيعي.
في 2 يونيو 2011 ، هذا بالضبط ما حدث. قام اثنان من استطلاعات العدسة الدقيقة المنفصلة – تجربة العدسة الجاذبية الضوئية (OGLE) ورصد العدسات الدقيقة في الفيزياء الفلكية (MOA) – بشكل مستقل بتسجيل حدث انتهى به المطاف إلى الذروة في 20 يوليو.
تمت تسمية هذا الحدث باسم MOA-2011-BLG-191 / OGLE-2011-BLG-0462 (تم اختصاره إلى OB110462) ، ولأنه كان طويلًا بشكل غير عادي ومشرق بشكل غير عادي ، فقد استضاف العلماء لإلقاء نظرة فاحصة.
“كم من الوقت يستمر الحدث المشرق هو تلميح إلى مدى ضخامة العدسة الأمامية التي تنحني ضوء نجم الخلفية ،” يشرح لام.
“الأحداث الطويلة هي الأكثر احتمالًا بسبب الثقوب السوداء. هذا ليس ضمانًا ، لأن مدة الحلقة الساطعة لا تعتمد فقط على مدى كتلة العدسة الأمامية ، ولكن أيضًا على مدى سرعة تحرك العدسة الأمامية ونجم الخلفية نسبيًا لبعضهم البعض.
“ومع ذلك ، من خلال الحصول أيضًا على قياسات للموضع الظاهري لنجم الخلفية ، يمكننا تأكيد ما إذا كانت العدسة الأمامية عبارة عن ثقب أسود حقًا.”
رسم توضيحي يوضح كيفية عرض هابل لحدث العدسة الدقيقة. (ناسا ، وكالة الفضاء الأوروبية ، STScI ، جوزيف أولمستيد)
في هذه الحالة ، تم أخذ ملاحظات للمنطقة في ثماني مناسبات منفصلة باستخدام تلسكوب هابل الفضائي ، حتى عام 2017.
من تحليل عميق لهذه البيانات ، خلص فريق من علماء الفلك بقيادة كايلاش ساهو من معهد علوم التلسكوب الفضائي إلى أن الجاني كان ثقبًا أسود متناهي الصغر تبلغ كتلته 7.1 مرة كتلة الشمس ، على مسافة 5153 سنة ضوئية بعيد.
يضيف تحليل لو ولام الآن المزيد من البيانات من هابل ، التي تم التقاطها مؤخرًا في عام 2021. وجد فريقهم أن الجسم أصغر إلى حد ما ، بين 1.6 و 4.4 ضعف كتلة الشمس.
هذا يعني أن الجسم يمكن أن يكون نجمًا نيوترونيًا. هذا أيضًا هو اللب المنهار لنجم ضخم ، بدأت كتلته بين 8 و 30 ضعف كتلة الشمس.
الجسم الناتج مدعوم بشيء يسمى ضغط انحلال النيوترونات ، حيث لا تريد النيوترونات أن تشغل نفس المساحة ؛ هذا يمنعه من الانهيار التام في الثقب الأسود. مثل هذا الجسم له كتلة كتلته حوالي 2.4 ضعف كتلة الشمس.
ومن المثير للاهتمام أنه لم يتم اكتشاف أي ثقوب سوداء أقل من كتلة الشمس بحوالي 5 أضعاف. يشار إلى هذا باسم فجوة الكتلة السفلية. إذا كان عمل لام وزملائها صحيحًا ، فهذا يعني أنه يمكننا اكتشاف جسم فجوة كتلة أقل في أيدينا ، وهو أمر محير للغاية.
عاد الفريقان بكتل مختلفة لجسم العدسة لأن تحليلاتهم أعطت نتائج مختلفة للحركات النسبية للجسم المضغوط والنجم ذي العدسة.
اكتشف ساهو وفريقه أن الجسم المضغوط يتحرك بسرعة عالية نسبيًا تبلغ 45 كيلومترًا في الثانية ، كنتيجة لركلة ناتجة عن الولادة: انفجار سوبرنوفا غير متوازن يمكن أن يرسل النواة المنهارة بسرعة بعيدًا.
لكن لام وزملاؤها حصلوا على 30 كيلومترًا في الثانية. هذه النتيجة ، كما يقولون ، تشير إلى أنه ربما لا يكون انفجار سوبرنوفا ضروريًا لولادة ثقب أسود.
في الوقت الحالي ، من المستحيل استخلاص استنتاج قاطع من OB110462 حول التقدير الصحيح ، لكن علماء الفلك يتوقعون تعلم الكثير من اكتشاف المزيد من هذه الأجسام في المستقبل.
“مهما كان ، فإن الجسم هو أول بقايا نجمية مظلمة يتم اكتشافها تتجول عبر المجرة غير مصحوبة بنجم آخر ،” يقول لام.
تم قبول البحث في مجلة الفيزياء الفلكية، ومتاح في arXiv.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
