رصد علماء الفلك ثقب أسود ضخم يُعتبر "العملاق النائم" على بُعد أقل من 2000 سنة ضوئية من الأرض

رصد علماء الفلك أضخم ثقب أسود نجمي معروف في مجرة درب التبانة بعد رصد تذبذب غير عادي في الفضاء.

تبلغ كتلة الثقب الذي يُطلق عليه اسم "العملاق النائم"، والذي يحمل اسم Gaia BH3، حوالي 33 ضعف كتلة شمسنا، ويقع على بُعد 1926 سنة ضوئية في كوكبة أكيلا، مما يجعله ثاني أقرب ثقب أسود معروف إلى الأرض. وأقرب ثقب أسود هو Gaia BH1، الذي يقع على بُعد حوالي 1500 سنة ضوئية وتبلغ كتلته حوالي 10 أضعاف كتلة شمسنا.

اكتشف علماء الفلك هذا الثقب الأسود أثناء تمشيطهم للملاحظات التي التقطها تلسكوب الفضاء غايا التابع لوكالة الفضاء الأوروبية من أجل إصدار بيانات قادمة للمجتمع العلمي. لم يكن الباحثون يتوقعون العثور على أي شيء، لكن حركة غريبة - ناجمة عن تأثير جاذبية Gaia BH3 على رفيق قريب - لفتت انتباههم.

فالعديد من الثقوب السوداء "الخاملة" ليس لديها رفيق قريب بما فيه الكفاية لتلتهمه، لذلك يصعب رصدها ولا تولد أي ضوء. لكن هناك ثقوب سوداء نجمية أخرى تمتص المواد من النجوم المرافقة، وهذا التبادل للمادة يطلق أشعة سينية ساطعة يمكن رصدها من خلال التلسكوبات.

كشفت الحركة المتذبذبة لنجم عملاق قديم في كوكبة أكويلا أنه كان في رقصة مدارية مع ثقب أسود خامل، وهو ثالث ثقب أسود خامل من هذا النوع يرصده غايا.

استخدم الباحثون تلسكوب المرصد الجنوبي الأوروبي الكبير جداً التابع للمرصد الجنوبي الأوروبي في صحراء أتاكاما في تشيلي ومراصد أرضية أخرى لتأكيد كتلة Gaia BH3، كما قدمت دراستهم أدلة جديدة حول كيفية ظهور مثل هذه الثقوب السوداء الضخمة. ظهرت النتائج يوم الثلاثاء في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.

وقال المؤلف الرئيسي للدراسة باسكوال بانوزو، عالم الفلك في مرصد باريس، وهو جزء من المركز الوطني الفرنسي للبحث العلمي وعضو في تعاون غايا: "لم يكن أحد يتوقع العثور على ثقب أسود عالي الكتلة كامن في مكان قريب، ولم يتم اكتشافه حتى الآن"، وذلك في بيان. "هذا هو نوع الاكتشافات التي تقوم بها مرة واحدة في حياتك البحثية."

أسرار النجوم القديمة

سيظل لقب الثقب الأسود الأكثر ضخامة في مجرتنا من نصيب الثقب الأسود الأكثر ضخامة في مجرتنا دائماً، وهو الثقب الأسود الهائل الموجود في مركز مجرة درب التبانة، والذي تبلغ كتلته حوالي 4 ملايين ضعف كتلة الشمس، ولكن ذلك لأنه ثقب أسود هائل وليس ثقباً أسود نجمياً.

العملية التي تتشكل من خلالها الثقوب السوداء الهائلة غير مفهومة جيداً، لكن إحدى النظريات تشير إلى أن ذلك يحدث عندما تنهار السحب الكونية الضخمة. تتشكل الثقوب السوداء النجمية عندما تموت النجوم الضخمة. لذا، فإن Gaia BH3 هو الثقب الأسود الأكثر ضخامة في مجرتنا الذي تشكل من موت نجم ضخم.

تبلغ كتلة الثقوب السوداء النجمية المرصودة عبر مجرة درب التبانة حوالي 10 أضعاف كتلة الشمس في المتوسط. حتى اكتشاف Gaia BH3، كان أكبر ثقب أسود نجمي معروف في مجرتنا هو Cygnus X-1، والذي تبلغ كتلته 21 ضعف كتلة الشمس. وعلى الرغم من أن Gaia BH3 هو اكتشاف استثنائي داخل مجرتنا بمعايير علماء الفلك، إلا أنه مشابه في كتلته للأجسام الموجودة في المجرات البعيدة جداً.

ويعتقد العلماء أن الثقوب السوداء النجمية ذات الكتل مثل Gaia BH3 تشكلت عندما انهارت النجوم الفقيرة بالمعادن. ويُعتقد أن هذه النجوم، التي تحتوي على الهيدروجين والهيليوم كأثقل عناصرها، تفقد كتلة أقل على مدى حياتها، لذلك يكون لديها المزيد من المواد في النهاية التي يمكن أن تؤدي إلى ثقب أسود عالي الكتلة.

لكن علماء الفلك لم يتمكنوا من العثور على دليل يربط مباشرة بين الثقوب السوداء عالية الكتلة والنجوم ذات الكتلة العالية والنجوم الفقيرة بالمعادن حتى عثروا على Gaia BH3.

وقال مؤلفو الدراسة إن النجوم المقترنة تميل إلى أن تكون متشابهة في تكوينها. ووفقًا للتوقعات، وجد الباحثون أن النجم الذي يدور حول Gaia BH3 كان فقيرًا معدنيًا، مما يعني أن النجم الذي شكّل Gaia BH3 كان على الأرجح هو نفسه.

وقالت إليزابيتا كافاو، المؤلفة المشاركة في الدراسة والعضو المتعاون في غايا في مرصد باريس، في بيان: "ما يلفت الانتباه هو أن التركيب الكيميائي للنجم المرافق مشابه لما نجده في النجوم القديمة الفقيرة بالمعادن في المجرة".

تشكل النجم الذي يدور حول Gaia BH3 على الأرجح في أول 2 مليار سنة بعد الانفجار الكبير الذي خلق الكون قبل 13.8 مليار سنة. يشير مسار النجم، الذي يتحرك في الاتجاه المعاكس للعديد من النجوم في قرص مجرة درب التبانة، إلى أنه كان جزءاً من مجرة صغيرة اندمجت مع مجرة درب التبانة منذ أكثر من 8 مليارات سنة.

والآن، يأمل الفريق أن يسمح البحث لعلماء الفلك الآخرين بدراسة الثقب الأسود الهائل والكشف عن المزيد من أسراره دون الحاجة إلى انتظار بقية بيانات غايا المقرر إصدارها في أواخر عام 2025.

وقالت كارول مونديل، مديرة العلوم في وكالة الفضاء الأوروبية، في بيان لها: "من المثير للإعجاب أن نرى التأثير التحويلي الذي يحدثه غايا على علم الفلك والفيزياء الفلكية". "إن اكتشافاتها تصل إلى ما هو أبعد بكثير من الغرض الأصلي للمهمة، وهو إنشاء خريطة متعددة الأبعاد دقيقة للغاية لأكثر من مليار نجم في جميع أنحاء مجرتنا درب التبانة."