اكتشاف ثقب أسود ضخم في الكون المبكر يتحدى النظريات الحالية

اكتشاف ثاني أبعد نجم مزيف (كويزار) وأطلق عليه اسم من لغة الهاوايين الأصليين، يستضيف هذا النجم ثقب أسود ضخم يتحدى النظريات الحالية بسبب تكونه في الكون المبكر.

النجم الزائف أو شبيه النجم أو الكويزار-Quasar‏ هو المنطقة الغازية الساخنة المحيطة مباشرة بثقب أسود هائل تصل درجة حرارتها عدة مئات الألاف درجة مئوية.

اكتشف علماء الفلك ثاني أبعد نجم زائف (كويزار) باستخدام ثلاثة مراصد من مرصد موناكيا-Maunakea، وهو مرصد فلكي تم تأسيسه عام 1967 على قمة بركان موناكيا في أحد جزر هاواي بالمحيط الهادي حيث يعتبر أحد أكبر المراصد الفلكية في الوقت الحاضر وتشترك فيه جامعات ومعاهد من 11 دولة في مقدمتهم الولايات المتحدة الأمريكية.

أطلق على هذا النجم الزائف اسم “پونيوا إينا- Poniua’ena”، يأتي هذا الاسم من لغة سكان هاواي الأصليون، ويمكن ترجمته “كمصدر دوران غير مرئي للخلق محاط باللمعان”.

پونيوا إينا هو ثاني نجم زائف تم اكتشافه؛ حيث يستضيف ثقب أسود ضعف حجم الكويزار المعروف في نفس الفترة الزمنية. وخلص العلماء إلى أن وجود مثل ذلك الثقب الأسود الضخم في ذلك الزمن المبكر للكون هو تحدي حقيقي للنظريات الحالية حول كيفية تشكل الثقوب السوداء الهائلة ونموها في الكون المبكر.

الكوازارات (النجوم الزائفة) هي أكثر الأجسام نشاطًا في الكون مدعومة بالثقوب السوداء الضخمة والهائلة، ومنذ اكتشافها، حرص الفلكيون على تحديد أول ظهور لها في تاريخنا الكوني.

ومن خلال البحث المنهجي عن هذه النجوم النادرة في مسوحات الفضاء، اكتشف الفلكيون النجم المزيف الأكثر بعدا سنة 2018، ويسمى “J1342 + 0928”. أما في هذا الاكتشاف الذي نشر في مجلة “رسائل الفيزياء الفلكية-Astrophysical Journal Letters” فيعد ثاني أبعد مسافة عن الكويزار المسمى “Poniua’ena” أو J1007+2115؛ حيث سافر الضوء المرئي من Poniua’ena عبر الفضاء لأكثر من 13 مليار سنة منذ مغادرة الكويزار بعد 700 مليون سنة فقط من الانفجار العظيم.

تُظهر الملاحظات الطيفية من المراصد المستخدمة أن الثقب الأسود الهائل الذي يستضيفه الكويزار Poniua’ena أكبر بـما يعادل 1.5 مليار مرة شمسنا. فمن أجل تشكيل ثقب أسود بهذا الحجم في وقت مبكر من الكون، يجب أن يبدأ على شكل ثقب أسود تعادل كتلته 10000 مرة كتلة الشمس بعد حوالي 100 مليون سنة من الانفجار العظيم، بدلاً من النمو من ثقب أسود جد صغير تكون بعد انهيار نجم واحد.

“كيف يمكن للكون أن ينتج مثل هذا الثقب الأسود الضخم في وقت مبكر جدًا من تاريخه؟ يمثل هذا الاكتشاف أكبر تحد حتى الآن لنظرية تكوين الثقب الأسود ونموه في أوائل الكون.”

شياو هوى فان، بروفيسور ومساعد رئيس قسم الفلك بجامعة أريزونا

تقول النظرية الحالية أن ولادة النجوم والمجرات كما نعرفها بدأت خلال عصر “إعادة التأيين-Reionization”؛ أي بعد حوالي 400 مليون سنة من الانفجار العظيم. كما يُعتقد أن نمو أولى الثقوب السوداء العملاقة حدثت خلال تلك الحقبة نفسها من تاريخ الكون. واكتشاف الكويزارات مثل Poniua’ena في عمق عصر إعادة التأيين هو خطوة كبيرة نحو فهم عملية إعادة التأيين وتشكيل الثقوب السوداء الهائلة المبكرة والمجرات الضخمة. وضع Poniua’ena قيودًا جديدة وهامة على تطور المادة بين المجرات في عصر إعادة التأيين.

“يتصرف Poniua’ena مثل منارة الكونية، بينما يسافر ضوءها في رحلته الطويلة نحو الأرض، يتغير طيفها بواسطة الغاز المنتشر في الوسط بين المجرات مما سمح لنا بتحديد وقت حدوث عصر التأين”

جوزيف حناوي، المؤلف المشارك في الدراسة وبروفيسور في قسم الفيزياء في جامعة كاليفورنيا

المصادر:
ScienceDaily
Keck Observatory