العثور على ثقب أسود خارج مجرتنا لأول مرة بطريقة بارعة!

تمكّن علماء الفلك، وللمرة الأولى، من تحديد ثقب أسود خارج مجرة ​​درب التبانة من خلال حركات نجم يدور في المدار.

وحددوا ثقبا أسود صغيرا نسبيا في سحابة ماجلان الكبيرة، وهي مجرة ​​قزمة تدور حول درب التبانة على مسافة حوالي 160 ألف سنة ضوئية.

وعُثر على الثقب الأسود، المسمى NGC 1850 BH1، في NGC 1850، مجموعة من آلاف النجوم. ويشير الاكتشاف إلى أن هذه الطريقة يمكن أن تكون بالفعل مفتاحا لإيجاد الثقوب السوداء في مجموعات النجوم ذات الكثافة العالية، في مجرة ​​درب التبانة وما وراءها.

وقالت عالمة الفيزياء الفلكية، سارة ساراتشينو، من جامعة ليفربول “جون مورس” في المملكة المتحدة: “على غرار شيرلوك هولمز الذي يتعقب عصابة إجرامية، نحن ننظر إلى كل نجم في هذه المجموعة باستخدام عدسة مكبرة، في يد واحدة نحاول العثور على بعض الأدلة على وجود ثقوب سوداء ولكن دون رؤيتها مباشرة. والنتيجة المعروضة هنا تمثل واحدا فقط من المجرمين المطلوبين، ولكن عندما تجد واحدا، فأنت في طريقك لاكتشاف العديد من المجرمين الآخرين، في مجموعات مختلفة”.

ومعظم الثقوب السوداء المكتشفة خارج مجرة ​​درب التبانة تخلت عن نفسها بسبب الإشعاع المنبعث عندما تكون نشطة. ولا يصدر الثقب الأسود نفسه أي إشعاع، لكن المادة التي تسقط فيه تطلق الكثير من الإشعاع، في الواقع.

ومنذ عام 2015 أيضا، اكتشف الباحثون عددا متزايدا من الثقوب السوداء الناتجة عن موجات الجاذبية، وهي التموجات الدقيقة التي تولدها في الزمكان عندما يصطدم اثنان من الأجسام. ومع ذلك، مع كل هذه التطورات، لا يزال هذا مجرد قطرة في المحيط الكوني.

وقدّر علماء الفلك أنه يمكن أن يكون هناك 100 مليون ثقب أسود ذو كتلة نجمية في مجرة ​​درب التبانة وحدها. ولكن للأسف، هناك بعض الفجوات الكبيرة جدا في فهمنا لهذه الأشياء الغامضة.

ومع ذلك، فإن الطريقة التي تتصرف بها الأجسام حول الثقوب السوداء يمكن أن تكون علامة منبهة لوجودها. وعلى الرغم من أنها قد تكون صغيرة ومظلمة فيزيائيا (سيكون للثقب الأسود “11 مرة كتلة الشمس” أفق حدث يبلغ عرضه 65 كيلومترا فقط، أو 40 ميلا)، إلا أنها لا تزال تمارس تأثير الجاذبية على الفضاء المحيط بها.

وعلى سبيل المثال، عندما يلتقط ثقب أسود نجما في مدار ثنائي، سيبدأ هذا النجم في التحرك بطريقة مميزة. وعلى الرغم من أنه قد يبدو أنه يقف ساكنا من المسافة التي نلاحظها، إلا أن ضوءه سيتغير – طول الموجة يطول مع تحرك النجم بعيدا عنا، ويقصر كلما تحرك نحونا.

ويقول عالم الفلك ستيفان دريزلر، من جامعة غوتنغن في ألمانيا: “لا يمكن كشف النقاب عن الغالبية العظمى من الثقوب السوداء إلا بشكل ديناميكي. وعندما تشكل نظاما بنجم، فإنها ستؤثر على حركته بطريقة خفية ولكن يمكن اكتشافها، لذلك يمكننا العثور عليها بأدوات متطورة”.

وجمع فريق البحث بيانات لمدة عامين باستخدام المستكشف الطيفي متعدد الوحدات التابع للتلسكوب الكبير جدا (MUSE)، ثم حللوا هذه البيانات بحثا عن تغييرات الطول الموجي التي تشير إلى نجم ثنائي، واستبعدت أي نظام له رفيق مرئي.

وكانت نتيجة كل هذا العمل المضني اكتشاف NGC 1850 BH1. وتبلغ كتلة نجمه المصاحب حوالي 5 أضعاف كتلة الشمس، وهو في نهاية عمر التسلسل الرئيسي. إنه قريب جدا من الثقب الأسود، حيث تبلغ مدته المدارية 5 أيام فقط.

تجدر الإشارة إلى أن العنقود النجمي NGC 1850 صغير جدا من الناحية الكونية – عمره 100 مليون سنة فقط. وتمثل NGC 1850 BH1 إمكانية العثور على ثقوب سوداء أكثر شبابا، والتي بدورها يمكن أن تساعدنا في فهم كيفية تشكل هذه الأجسام وتطورها.

ويمكن أن يساعدنا العثور على الثقوب السوداء في مجموعات النجوم الشابة على فهم المراحل التطورية بين نجم ضخم ونجم نيوتروني أو ثقب أسود، وإحصاءات التجمعات للثقوب السوداء في عناقيد النجوم. ونظرا لأن عناقيد النجوم هي المكان الذي يعتقد علماء الفلك أنه من المرجح أن تحدث فيه الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية، فإن هذا له أيضا آثار على مجال علم فلك الموجات الثقالية نفسه.