رصد هابل ثقبًا أسود يشعل عاصفة نارية لتكوين النجوم في مجرة ​​قزمة

تتألق مجرة ​​الانفجار النجمي القزم هينيز 2-10 بنجوم شابة في صورة الضوء المرئي من هابل. تشير المنطقة الساطعة في المركز ، والمحاطة بالسحب الوردية وممرات الغبار الداكنة ، إلى موقع الثقب الأسود الهائل للمجرة والمشاتل النجمية النشطة. الائتمان: NASA، ESA، Zachary Schutte (XGI)، Amy Reines (XGI)؛ معالجة الصور: أليسا باغان (STScI)

تواصل المجرة القزمة Henize 2-10 إحداث تأثير كبير ، متحدية توقعات علماء الفلك.

غالبًا ما توصف الثقوب السوداء بأنها وحوش الكون – تمزق النجوم ، وتستهلك أي شيء يقترب كثيرًا ، وتحبس الضوء. أدلة مفصلة من ناسا‘س تلسكوب هابل الفضائي، ومع ذلك ، يظهر أ ثقب أسود في ضوء جديد: تعزيز تكوين النجوم بدلاً من كبته. يُظهر تصوير هابل والتحليل الطيفي لمجرة الانفجار النجمي القزم Henize 2-10 بوضوح تدفق غاز يمتد من الثقب الأسود إلى منطقة ولادة نجمية ساطعة مثل الحبل السري ، مما يؤدي إلى تشكل السحابة الكثيفة بالفعل عناقيد من النجوم. ناقش علماء الفلك سابقًا أن المجرة القزمة يمكن أن يكون لها ثقب أسود مشابه للثقوب السوداء الهائلة في المجرات الأكبر. قد تُلقي المزيد من الدراسات حول المجرات القزمية ، التي ظلت صغيرة على مدار الزمن الكوني ، الضوء على مسألة كيفية تشكل البذور الأولى للثقوب السوداء فائقة الكتلة وتطورت على مدار تاريخ الكون.

https://www.youtube.com/watch؟v=3iVjHsqEKiQ
يُظهر تصوير هابل والتحليل الطيفي لمجرة الانفجار النجمي القزم Henize 2-10 بوضوح تدفق غاز يمتد من الثقب الأسود إلى منطقة ولادة نجمية ساطعة مثل الحبل السري ، مما يؤدي إلى تشكل السحابة الكثيفة بالفعل عناقيد من النجوم. الائتمان: مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا ؛ المنتج الرئيسي: بول موريس

غالبًا ما يتم تصوير الثقوب السوداء على أنها وحوش مدمرة تحتجز الضوء ، وتؤدي دورًا أقل خبثًا في أحدث الأبحاث من تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا. ثقب أسود في قلب المجرة القزمة Henize 2-10 يخلق النجوم بدلاً من التهامها. يبدو أن الثقب الأسود يساهم في العاصفة النارية لتشكيل النجوم الجديدة التي تحدث في المجرة. تقع المجرة القزمة على بعد 30 مليون سنة ضوئية في الكوكبة الجنوبية Pyxis.

قبل عقد من الزمن هذه المجرة الصغيرة تعيين إيقاف مناظرة بين علماء الفلك حول ما إذا كانت المجرات القزمية موطنًا للثقوب السوداء المتناسبة مع الكائنات العملاقة فائقة الكتلة الموجودة في قلوب المجرات الأكبر. يحتوي هذا الاكتشاف الجديد على القليل من Henize 2-10 ، الذي يحتوي فقط على عُشر عدد النجوم الموجودة في منطقتنا درب التبانة، على وشك أن تلعب دورًا كبيرًا في حل لغز مصدر الثقوب السوداء الهائلة في المقام الأول.

قالت إيمي راينز ، التي نشرت مجلة أول دليل على وجود ثقب أسود في المجرة في عام 2011 وهو الباحث الرئيسي في ملاحظات هابل الجديدة ، التي نُشرت في عدد 19 يناير من طبيعة سجية.

يتتبع انسحاب المنطقة الوسطى من مجرة ​​الانفجار النجمي القزم Henize 2-10 تدفقًا خارجيًا ، أو جسرًا من الغاز الساخن بطول 230 سنة ضوئية ، يربط بين الثقب الأسود الهائل في المجرة ومنطقة تشكل النجوم. تشير بيانات هابل حول سرعة التدفق الخارج من الثقب الأسود ، وكذلك عمر النجوم الفتية ، إلى وجود علاقة سببية بين الاثنين. قبل بضعة ملايين من السنين ، اصطدم تدفق الغاز الساخن بسحابة كثيفة لحضانة نجمية وانتشر ، مثل الماء من خرطوم اصطدم بكومة من التراب. الآن يتم محاذاة مجموعات النجوم الفتية بشكل عمودي على التدفق الخارجي ، لتكشف عن مسار انتشارها. الائتمان: NASA، ESA، Zachary Schutte (XGI)، Amy Reines (XGI)؛ معالجة الصور: أليسا باغان (STScI)

“منذ البداية ، عرفت أن شيئًا غير عادي وخاص كان يحدث في Henize 2-10 ، والآن قدم هابل صورة واضحة جدًا للعلاقة بين الثقب الأسود ومنطقة تشكل النجوم المجاورة الواقعة على بعد 230 سنة ضوئية من الثقب الأسود قال رينز.

هذا الاتصال هو تدفق غاز يمتد عبر الفضاء مثل الحبل السري إلى حضانة نجمية لامعة. كانت المنطقة بالفعل موطنًا لشرنقة كثيفة من الغاز عندما وصل التدفق المنخفض السرعة. يُظهر التحليل الطيفي لتلسكوب هابل أن التدفق الخارج كان يتحرك حوالي مليون ميل في الساعة ، يصطدم بالغاز الكثيف مثل خرطوم حديقة يضرب كومة من الأوساخ وينتشر. تنتشر مجموعات النجوم الوليدة في مسار انتشار التدفق الخارجي ، وقد حسب هابل أعمارها أيضًا.

هذا هو التأثير المعاكس لما نراه في المجرات الكبيرة ، حيث يتم تحريك المواد التي تسقط باتجاه الثقب الأسود بعيدًا عن طريق الحقول المغناطيسية المحيطة ، مما يؤدي إلى تكوين نفاثات متوهجة من بلازما تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء. سيتم تسخين سحب الغاز التي يتم التقاطها في مسار الطائرات بشكل يفوق قدرتها على التهدئة مرة أخرى وتشكيل النجوم. ولكن مع وجود ثقب أسود أقل ضخامة في Henize 2-10 ، وتدفقه اللطيف ، كان الغاز مضغوطًا بما يكفي فقط لتعجيل تشكل نجم جديد.

“على بعد 30 مليون سنة ضوئية فقط ، يكون Henize 2-10 قريبًا بدرجة كافية بحيث تمكن هابل من التقاط الصور والأدلة الطيفية لتدفق الثقب الأسود بوضوح شديد. وقال زاكاري شوت ، طالب الدراسات العليا في رينز والمؤلف الرئيسي للدراسة الجديدة ، إن المفاجأة الإضافية كانت أنه ، بدلاً من قمع تشكل النجوم ، كان التدفق الخارجي يؤدي إلى ولادة نجوم جديدة.

منذ أول اكتشاف لها مميز مذياع و الأشعة السينية الانبعاثات في Henize 2-10 ، يعتقد Reines أنها جاءت على الأرجح من ثقب أسود هائل ، لكنها ليست فائقة الكتلة مثل تلك التي شوهدت في المجرات الأكبر. ومع ذلك ، اعتقد علماء فلك آخرون أن الإشعاع ينبعث على الأرجح من بقايا مستعر أعظم ، وهو ما قد يكون حدثًا مألوفًا في مجرة ​​تضخ بسرعة نجومًا ضخمة تنفجر بسرعة.

“إن دقة هابل المذهلة تُظهر بوضوح نمطًا يشبه المفتاح في سرعات الغاز ، والذي يمكننا ملاءمته لنموذج التدفق الخارج ، أو المتذبذب ، من ثقب أسود. وقال رينز إن بقايا المستعر الأعظم لن يكون لها هذا النمط ، ولذا فإن دليلنا الفعال هو دليلنا على أن هذا ثقب أسود “.

يتوقع رينز أنه سيتم توجيه المزيد من الأبحاث إلى الثقوب السوداء في المجرة القزمية في المستقبل ، بهدف استخدامها كدليل على لغز كيفية تشكل الثقوب السوداء الهائلة في الكون المبكر. إنه لغز مستمر لعلماء الفلك. يمكن أن توفر العلاقة بين كتلة المجرة وثقبها الأسود أدلة. الثقب الأسود في Henize 2-10 حوالي مليون كتلة شمسية. في المجرات الكبيرة ، يمكن أن تزيد كتلة الثقوب السوداء عن مليار ضعف كتلة شمسنا. كلما زادت كتلة المجرة المضيفة ، زادت كتلة الثقب الأسود المركزي.

تنقسم النظريات الحالية حول أصل الثقوب السوداء فائقة الكتلة إلى ثلاث فئات: 1) تشكلت تمامًا مثل الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية الأصغر ، من انهيار النجوم ، وجمعت بطريقة ما مادة كافية لتكوين كتلة هائلة ، 2) ظروف خاصة في وقت مبكر سمح الكون بتكوين النجوم فائقة الكتلة ، والتي انهارت لتشكل “بذور” ثقوب سوداء ضخمة من الخفاش مباشرة ، أو 3) ولدت بذور الثقوب السوداء فائقة الكتلة في المستقبل في مجموعات نجمية كثيفة ، حيث كانت الكتلة الكلية للعنقود كافية. بطريقة أو بأخرى لإنشائها من انهيار الجاذبية.

حتى الآن ، لم تأخذ أي من نظريات بذر الثقب الأسود زمام المبادرة. تقدم المجرات القزمة مثل Henize 2-10 أدلة محتملة واعدة ، لأنها ظلت صغيرة على مر الزمن الكوني ، بدلاً من الخضوع لنمو واندماج المجرات الكبيرة مثل مجرة ​​درب التبانة. يعتقد علماء الفلك أن الثقوب السوداء في المجرة القزمية يمكن أن تكون بمثابة نظير للثقوب السوداء في بدايات الكون ، عندما كانت قد بدأت للتو في التكون والنمو.

“عصر الثقوب السوداء الأولى ليس شيئًا تمكنا من رؤيته ، لذا فقد أصبح حقًا السؤال الكبير: من أين أتوا؟ قد تحتفظ المجرات القزمية ببعض الذاكرة لسيناريو بذر الثقب الأسود الذي فُقد لولا ذلك في الزمان والمكان ، “قال راينز.

المرجع: “تشكل النجوم الناجم عن ثقب أسود في المجرة القزمة هينيز 2-10” بقلم زاكاري شوت وإيمي إي.رينز ، 19 يناير 2022 ، طبيعة سجية.
DOI: 10.1038 / s41586-021-04215-6

تلسكوب هابل الفضائي هو مشروع تعاون دولي بين وكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية (وكالة الفضاء الأوروبية). يدير التلسكوب مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في جرينبيلت بولاية ماريلاند. يجري معهد علوم تلسكوب الفضاء (STScI) في بالتيمور بولاية ماريلاند عمليات علوم هابل. يتم تشغيل STScI لصالح وكالة ناسا من قبل اتحاد الجامعات لأبحاث علم الفلك في واشنطن العاصمة