نظرية جديدة تسعى إلى تفسير سبب استمرار JWST في العثور على ثقوب سوداء فائقة الضخامة في الكون المبكر

أحد أكثر الألغاز عنادًا التي كشفها تلسكوب جيمس ويب الفضائي لا يتمثل فقط في أن الكون المبكر كوّن المجرات بسرعة، بل في أن بعض تلك المجرات تبدو وكأنها تؤوي ثقوبًا سوداء أكبر بكثير مما تسمح به التوقعات التقليدية. وتقدّم دراسة جديدة الآن تفسيرًا محتملاً لكيفية تشكّل هذه الثقوب السوداء "فائقة الضخامة" عند فجر الكون.

الفجوة التي كشفها JWST

في الكون القريب، اعتاد الفلكيون رؤية علاقة ثابتة إلى حد كبير بين كتلة الثقب الأسود فائق الضخامة والكتلة النجمية لمجرته المضيفة. وبصورة عامة، يشكّل الثقب الأسود عادةً نحو 0.1% إلى 0.5% من الكتلة النجمية، ولا سيما في المجرات الإهليلجية والمجرات الغالبة عليها النواة المنتفخة. وقد دعمت هذه الانتظامية فكرة أن الثقوب السوداء والمجرات نمت معًا بشكل متزامن تقريبًا.

لكن رؤية JWST للكون عالي الانزياح الأحمر أربكت هذه الصورة. ففي المجرات التي تعود إلى أول مليار أو مليارين من عمر الكون، وجد الباحثون ثقوبًا سوداء فائقة الضخامة تمثل كثيرًا 10% إلى 30% من كتل مجراتها المضيفة. وفي بعض أكثر "Little Red Dots" تطرفًا، تجاوزت الكتل المستنتجة للثقوب السوداء حتى الكتل النجمية للمجرات المضيفة. وتُسمى هذه الأنظمة الآن مجرات الثقوب السوداء فائقة الضخامة، أو OBGs.

اقتراح من بحث جديد

الورقة الجديدة، المعنونة How Overmassive Black Holes Formed at Cosmic Dawn، من المقرر نشرها في The Astrophysical Journal Letters وهي متاحة حاليًا على arXiv. ويقود العمل محمد لطيف من جامعة الإمارات العربية المتحدة، ويهدف إلى تفسير كيف أمكن لهذه الثقوب السوداء الهائلة أن تظهر بهذه السرعة من دون التخلي ببساطة عن فكرة الترابط بين الثقوب السوداء والمجرات.

تكمن الأهمية الأساسية للدراسة في أنها تحاول تحديث النظرية لتناسب الصدمة الرصدية التي فرضها JWST. كان الفلكيون يتوقعون مفاجآت من التلسكوب، لكن حجم هذه الثقوب السوداء المبكرة فرض إعادة تفكير أعمق. وإذا لم تعد صورة التطور المشترك القياسية تعمل في الكون المبكر، فإن نماذج تكوّن المجرات أو نمو الثقوب السوداء، أو كليهما، تحتاج إلى مراجعة.

لماذا تتجاوز القضية الثقوب السوداء

هذه ليست مسألة حسابية ضيقة تتعلق بنِسَب الكتلة. فالعلاقة بين المجرات وثقوبها السوداء المركزية تقع في قلب الفيزياء الفلكية الحديثة. وهي تؤثر في طريقة فهم العلماء لتشكل النجوم، وتدفق الغاز، والتغذية الراجعة الإشعاعية، ومعدل ظهور البُنى بعد الانفجار العظيم. وإذا كان بوسع الثقوب السوداء المبكرة أن تتجاوز مجراتها بهذه الفوارق الكبيرة، فقد تكون المسارات المؤدية إلى بناء أولى البنى الضخمة أكثر تذبذبًا أو أسرع أو أكثر تخصصًا مما كان متوقعًا.

لهذا السبب حظيت مشكلة OBG بهذا القدر من الاهتمام. فـ JWST لم يعثر فقط على ثقوب سوداء في وقت أبكر من المتوقع. بل وجد أنظمة تبدو وكأنها تنتهك إحدى أكثر القواعد التجريبية فائدة في هذا المجال. والآن تتسارع الأعمال النظرية لتفسير ما إذا كانت هذه الأنظمة قد تشكلت عبر نمو شديد الكفاءة للثقوب السوداء، أو عبر تأخر غير معتاد في بناء النجوم، أو عبر مزيج لم تأخذه النماذج القياسية في الحسبان على نحو كافٍ.

حالة اللغز

لا يورد التقرير الأصلي كل عناصر الآلية المقترحة، لكنه يوضح بجلاء ما تحاول الورقة فعله: تفسير كيف أصبحت الثقوب السوداء ضخمة بشكل غير متناسب في أقدم مجرات الكون. وهذا وحده يمثل مرحلة مهمة في الاستجابة العلمية لـ JWST. فالمفاجآت الرصدية تُواجَه الآن بنظرية موجهة، لا بدهشة عامة فقط.

وسيكون الاختبار المقبل هو ما إذا كان النموذج الجديد يستطيع تفسير ليس مثالًا أو مثالين متطرفين فحسب، بل أيضًا المجموعة الأوسع من أنظمة الثقوب السوداء المبكرة التي يواصل JWST كشفها. إذا نجح، فقد يساعد في استعادة صورة متماسكة عن فجر الكون. وإذا لم ينجح، ستواصل اكتشافات التلسكوب الضغط على الأفكار الحالية حول كيفية نشوء أولى المجرات وأولى الثقوب السوداء فائقة الضخامة.

في كل الأحوال، الاتجاه واضح: لقد أجبر JWST علم الكونيات على دخول مرحلة مراجعة، وأصبحت الثقوب السوداء المبكرة فائقة الضخامة أحد أهم أسباب ذلك.

تعتمد هذه المقالة على تغطية من Universe Today. اقرأ المقال الأصلي.