تعتبر القيلولة بعد الإفراط في تناول الطعام معضلة سيتعين على العديد منا مواجهتها في يوم عيد الميلاد. أظهرت أبحاث جديدة أنه، قبل مليارات السنين، كان لبعض الثقوب السوداء المبكرة أيضًا الحاجة إلى القيلولة بعد الإفراط في تناول الطعام.

باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، رصد الفلكيون ثقبًا أسود فائق الكتلة كان موجودًا فقط بعد 800 مليون سنة من الانفجار العظيم. هذا الوحش الكوني فقد وعيه بعد وجبة كبيرة بشكل خاص من الغاز والغبار المجري.

الثقب [[LINK3]] الأسود [[LINK3]] استثنائي لحجمه الضخم. بكتلة تبلغ حوالي 400 مليون مرة كتلة [[LINK4]] الشمس [[LINK4]]، إنه أكبر ثقب أسود تم رصده بواسطة تلسكوب جيمس ويب في [[LINK5]] الكون المبكر [[LINK5]]. الاكتشاف، الذي نُشر يوم الأربعاء (18 ديسمبر) في مجلة [[LINK6]] نيتشر [[LINK6]]، يعقد المزيد من الغموض حول [[LINK7]] كيفية اكتساب الثقوب السوداء الهائلة لهذه الكتلة الكبيرة بهذه السرعة [[LINK7]] في الكون المبكر.

كتلة هذا الثقب الأسود الهائل [[LINK8]] تبرز أيضًا لأنه عند العثور على هؤلاء العمالقة الكونيين عادة في الكون المحلي (والحديث)، يمتلكون حوالي 0.1% من كتلة مجرتهم المضيفة. هذا الثقب الأسود الهائل لديه كتلة تعادل حوالي 40% من كتلة مجرته المضيفة.

كان العلماء يتوقعون أن يكون مثل هذا الثقب الأسود العملاق يتغذى بشراهة وبالتالي ينمو. ومع ذلك، فإن هذا الثقب الأسود يلتهم الغاز بمعدل بطيء جداً، حوالي مئة من الحد الأقصى الممكن للاحتباس لثقب أسود بهذا الحجم.

نظرًا لأن الثقوب السوداء تحتوي على حدود خارجية تُسمى “آفاق الأحداث” التي تحبس الضوء (وكل شيء آخر يمر بها)، إذا لم تكن تتغذى بشغف وتضيء تلك المادة، فإنها تميل إلى أن تكون غير مرئية.

عندما تكون محاطة بالمادة في سحابة مفلطة تُسمى قرص تراكم الذي يغذيها تدريجياً، فإن التأثير الجذبي للثقوب السوداء الهائلة الكتلة يسبب احتكاكاً هائلاً، مما يجعل هذا المخزن الكوني يتوهج. هذه الانبعاثات تتيح لنا اكتشاف الثقوب السوداء الهائلة الكتلة.

ومع ذلك، كان هذا الثقب الأسود الفائق الكتلة الخامل مختلفاً. وذلك لأن كتلته الضخمة منحت له تأثير جاذبي هائل جعله مرئياً.

“على الرغم من أن هذا الثقب الأسود خامل، إلا أن حجمه الهائل جعل من الممكن لنا اكتشافه،” قال قائد الفريق إغناس جودزباليس من معهد كافلي لعلم الكونيات في كامبريدج [[LINK11]] في بيان [[LINK11]]. “سمح لنا حالته الخاملة بتعلم المزيد عن كتلة المجرة المضيفة كذلك.

“تمكن الكون المبكر من إنتاج بعض الوحوش المطلقة، حتى في المجرات الصغيرة نسبياً.”

لماذا تعتبر الثقوب السوداء الوحشية المبكرة مشكلة كبيرة؟

منذ أن بدأ تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) بمراقبة الكون في عام 2022، اكتشف هذا الجهاز القوي ثقوباً سوداء فائقة الكتلة في مراحل مبكرة من الكون.

تعتبر الثقوب السوداء الفائقة الكتلة عمالقة كونية بكتل تعادل ملايين أو حتى مليارات الشمس. على عكس الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية، التي تتشكل عندما تنهار النجوم الضخمة، يُعتقد أن الثقوب السوداء الفائقة الكتلة تنمو من خلال سلسلة من الاندماجات لثقوب سوداء أكثر كتلة تتبعها، ومن نظام غذائي ثابت من الغاز والغبار من مجراتها المضيفة.

يُعتقد أن هذه العملية تستغرق أكثر من مليار عام لإنشاء ثقب أسود فائق الكتلة بكتلة حتى في أدنى مقياس لهذه الكتل الضخمة. وهذا يعني أن رصد ثقب أسود فائق الكتلة في التاريخ الحديث لكوننا الذي يبلغ من العمر 13.8 مليار سنة ليس بمشكلة.

ومع ذلك، فإن اكتشاف تلسكوب جيمس ويب الفضائي لهذه العمالقة الكونية عندما كان عمر الكون أقل من مليار سنة، أحيانًا في وقت مبكر يصل إلى 600 مليون سنة بعد [[LINK14]] الانفجار العظيم [[LINK14]]، يمثل مشكلة. إن الحجم الهائل لهذه الثقب الأسود المبكر وحقيقة أنه لا ينمو بسرعة من خلال التغذية تجعل هذه المشكلة أكثر إرباكًا.

“من الممكن أن الثقوب السوداء ‘تولد كبيرة’، مما قد يفسر لماذا رصد تلسكوب جيمس ويب الثقوب السوداء الضخمة في الكون المبكر،” قال عضو الفريق والباحث في كافلي روبرتو مايلينو. “لكن احتمال آخر هو أنها تمر بفترات من النشاط المفرط، تليها فترات طويلة من السكون.”

الثقوب السوداء تدفعها لتجاوز الحد للإفراط في التغذية

عاد مايلينو وزملاؤه إلى مشكلة الثقوب السوداء فائقة الكتلة في الكون المبكر من خلال تشغيل محاكيات لآليات نموها. وجدت المجموعة أن التفسير الأكثر احتمالاً هو أن الثقوب السوداء يمكن أن تتجاوز لفترة وجيزة الحد المفروض على الاستيعاب.

هذا الحد في التغذية يعرف باسم “حد إدينغتون.” ويشير إلى أن أي جسم سماوي يتغذى بشغف سيصل إلى النقطة التي ستدفع فيها الإشعاعات الناتجة عن تغذيته المواد بعيدًا، مما يقطع إمدادات غذائه.

يعتقد هذا الفريق أن الثقوب السوداء المبكرة قد تواجه فترات من الإفراط في التغذية أو “تراكم فائق-إيدينغتون.” خلال هذه الفترات، ستنمو الثقوب السوداء الجشعة بمعدلات متسارعة للغاية. ستستمر هذه الفترة ما بين 5 إلى 10 ملايين سنة، بعد ذلك ستأخذ الثقب الأسود “قيلولة” لمدة 100 مليون سنة.

“يبدو من غير المنطقي تفسير ثقب أسود خامد بفترات من النشاط المفرط، لكن هذه الانفجارات القصيرة تسمح له بالنمو بسرعة بينما يقضي معظم وقته في القيلولة،” قال مايولينو.

تستمر فترة السكون لهذه الثقوب السوداء 10 إلى 20 مرة أطول من مرحلة تراكم فائق-إيدينغتون، مما يعني أن الفلكيين أكثر عرضة لرصد هذه العمالقة الكونية خلال وقت قيلولتها بدلاً من وقت العشاء.

يعد اكتشاف هذا الثقب الأسود الضخم الذي يأخذ قيلولة تقدمًا كبيرًا لهذه النظرية.

قد يكون هذا الثقب الأسود الضخم المبكر مجرد قمة الجليد، حيث يشتبه الفريق في أن الكون المبكر قد يكون مليئًا بهؤلاء العمالقة النائمين. للأسف، ستجعل الطبيعة الساكنة لهؤلاء الوحوش من الصعب على الفلكيين اكتشافهم.

“من المحتمل أن الغالبية العظمى من الثقوب السوداء الموجودة هناك في هذه الحالة الساكنة – أنا مندهش لأننا وجدنا هذا، لكنني متحمس للتفكير في أن هناك الكثير غيره يمكن أن نجدها،” اختتم مايونينو.

المصدر: المصدر