وجدت: 3 ثقوب سوداء بسبب الاصطدام

قال علماء الفلك الذين يعملون مع بيانات من مرصد تشاندرا للأشعة السينية في الفضاء هذا الأسبوع (25 سبتمبر 2019) إنهم عثروا على ثلاثة ثقوب سوداء هائلة في مسار تصادم. يُطلق على النظام الذي يحدث فيه هذا الدمج الثلاثي للثقب الأسود SDSS J0849 + 1114. إنه يقع على بعد حوالي مليار سنة ضوئية من الأرض. التلسكوبات على الأرض وفي الفضاء - بما في ذلك شاندرا وهابل ، وايز ونوستار - استولت على المشهد ، الذي يسميه العلماء:

... أفضل دليل حتى الآن على وجود ثلاثة ثقوب سوداء عملاقة.

لذلك لم نر العديد من الأنظمة مثل هذا حتى الآن. ومع ذلك ، يعتقد علماء الفلك أن التصادمات الثلاثية مثل هذا التصادم تلعب دوراً حاسماً في نمو أكبر الثقوب السوداء بمرور الوقت. ريان فايفل من جامعة جورج ماسون في فيرفاكس ، فرجينيا هو أول مؤلف لورقة جديدة في مجلة الفيزياء الفلكية التي استعرضها النظراء ، والتي تصف هذه النتائج (قبل الطباعة هنا). هو قال:

كنا نبحث فقط عن أزواج من الثقوب السوداء في ذلك الوقت ، ومع ذلك ، من خلال تقنية الاختيار الخاصة بنا ، عثرنا على هذا النظام المذهل. هذا هو أقوى دليل حتى الآن لمثل هذا النظام الثلاثي للتغذية بنشاط الثقوب السوداء الهائلة.

ووصف هؤلاء العلماء عمليتهم:

للكشف عن هذا الثقب الأسود النادر ، احتاج الباحثون إلى الجمع بين البيانات من التلسكوبات على الأرض وفي الفضاء. أولاً ، قام تلسكوب Sloan Digital Sky Survey الذي يمسح مساحات شاسعة من السماء في الضوء البصري من نيو مكسيكو بتصوير SDSS J0849 + 1114. بمساعدة العلماء المواطنين المشاركين في مشروع يسمى Galaxy Zoo ، تم وضع علامة عليه كنظام لتصادم المجرات.

بعد ذلك ، كشفت بيانات من مهمة استكشاف الأشعة تحت الحمراء واسعة النطاق (WISE) التابعة لناسا أن النظام كان يتوهج بكثافة في ضوء الأشعة تحت الحمراء خلال مرحلة من اندماج المجرة عندما يتوقع أن يتم تغذية أكثر من واحد من الثقوب السوداء بسرعة. لمتابعة هذه القرائن ، تحول علماء الفلك إلى تشاندرا وتلسكوب مجهر كبير في أريزونا.

كشفت بيانات تشاندرا عن مصادر الأشعة السينية - وهي علامة واضحة على المواد التي تستهلكها الثقوب السوداء - في المراكز المشرقة لكل مجرة ​​في الاندماج ، حيث يتوقع العلماء بالضبط وجود ثقوب سوداء ضخمة الكتلة. كما عثرت مجموعة تشاندرا وناسكوب التلسكوب النووي الطيفي (NuSTAR) على أدلة على وجود كميات كبيرة من الغاز والغبار حول أحد الثقوب السوداء ، وهي نموذج نظام دمج الثقب الأسود.

قالت كريستينا مانزانو ، مؤلفة مشاركة في جامعة كاليفورنيا بكاليفورنيا ، ريفرسايد:

الأطياف الضوئية تحتوي على ثروة من المعلومات حول المجرة. وهي تستخدم عادة لتحديد الثقوب السوداء المتراكمة بفعالية ويمكن أن تعكس تأثيرها على المجرات التي تقطنها.

قال هؤلاء الفلكيون إن أحد أسباب صعوبة العثور على ثلاثة أضعاف الثقوب السوداء الهائلة هو أن الثقوب من المحتمل أن تكون مغطاة بالغاز والغبار ، مما يحجب الكثير من ضوءها. وقالوا إن صور الأشعة تحت الحمراء من WISE ، وأطياف الأشعة تحت الحمراء من LBT وصور الأشعة السينية من شاندرا تتجاوز هذه المشكلة ، لأن ضوء الأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية يخترقان الغاز بسهولة أكبر بكثير من الضوء الضوئي. وأوضح Pfeifle:

من خلال استخدام هذه المراصد الرئيسية ، حددنا طريقة جديدة لتحديد الثقوب السوداء الهائلة الثلاثة. يعطينا كل تلسكوب فكرة مختلفة عما يحدث في هذه الأنظمة. نأمل في توسيع نطاق عملنا للعثور على مزيد من ثلاثية باستخدام نفس التقنية.

أوضح مؤلف مشارك آخر في الورقة الجديدة ، Shobita Satyapal ، وكذلك لجورج Mason ، لماذا هذا النظام مثير للعلماء:

الثقوب السوداء الثنائية والثلاثية نادرة للغاية ، ولكن هذه الأنظمة هي في الواقع نتيجة طبيعية لعمليات دمج المجرات ، والتي نعتقد أنها تنمو وتطور المجرات.

كما قد يتوقع ، قال هؤلاء العلماء ، إن ثلاثة ثقوب سوداء هائلة تدمج تتصرف بشكل مختلف عن زوج واحد فقط:

عندما يكون هناك ثلاثة ثقوب سوداء متداخلة ، يجب أن يندمج الزوج في ثقب أسود أكبر بكثير مما لو كان الاثنان وحدهما. قد يكون هذا حلاً للغموض النظري المسمى "مشكلة بارسك النهائية" ، حيث يمكن للثقوبين السود الهائلين الاقتراب منها في غضون بضع سنوات ضوئية من بعضها البعض ، لكنهما يحتاجان إلى سحب إضافي إلى الداخل للاندماج بسبب الطاقة الزائدة أنها تحمل في مداراتها. إن تأثير الثقب الأسود الثالث ، كما في SDSS J0849 + 1114 ، يمكن أن يجمعهم في النهاية.

أظهرت المحاكاة الحاسوبية أن 16٪ من أزواج الثقوب السوداء الهائلة في المجرات المتصادمة ستتفاعل مع ثقب أسود هائل للغاية قبل أن تندمج. هذه الاندماجات سوف تنتج تموجات خلال الزمكان تسمى موجات الجاذبية. سيكون لهذه الموجات ترددات أقل من مرصد الموجة الجيولوجية للتداخل بالليزر التابع لمؤسسة العلوم الوطنية (LIGO) وجهاز الكشف عن الموجة الجاذبية في برج العذراء الأوروبي. ومع ذلك ، قد تكون قابلة للاكتشاف بواسطة المراقبة الراديوية للنجوم النابضة ، فضلاً عن مراصد الفضاء المستقبلية ، مثل الهوائي الفضائي للتداخل بالليزر التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (LISA) ، والذي سيكتشف الثقوب السوداء التي تصل إلى مليون كتلة شمسية.

خلاصة القول: اكتشف علماء الفلك نظامًا يتكون من 3 مجرات - تسمى SDSS J0849 + 1114 - تدور جميعها حول الأرض على بعد مليار سنة ضوئية. تحتوي كل مجرة ​​على ثقب أسود فائق الضخامة ، يدوران حول بعضهما البعض ، حول التصادم.

عبر شاندرا