تكتشف هابل وويب أول ثقب أسود ذي كتلة نجمية في أوميغا قنطورس

هابل وويب تكشفان أخيرًا أحد الثقوب السوداء “المفقودة” في أوميغا قنطورس

حدّد الفلكيون أول ثقب أسود ذي كتلة نجمية مؤكَّد في أوميغا قنطورس، وهي نتيجة تعالج لغزًا طويل الأمد يتعلق بإحدى أكثر العناقيد النجمية دراسةً في مجرتنا درب التبانة. ويأتي هذا الاكتشاف، الذي أُفيد عنه في تغطية نُشرت في 24 يوليو، من مزيجٍ يجمع أكثر من عقدين من الرصدات الأرشيفية من تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا مع قياسات أحدث من تلسكوب جيمس ويب الفضائي.

شغل أوميغا قنطورس موقعًا غير مألوف في أبحاث الثقوب السوداء لسنوات. فهذا العنقود، الذي يبعد نحو 18,000 سنة ضوئية عن الأرض في كوكبة قنطورس، هو أكبر عنقود كروي معروف في درب التبانة. ويضم نحو 10 ملايين نجم مكتظة داخل منطقة يبلغ عرضها نحو 150 سنة ضوئية. وقد أشارت النماذج إلى أن مثل هذه البيئة ينبغي أن تحتوي على العديد من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية التي خلفتها النجوم الضخمة بعد انتهاء حياتها في انفجارات مستعرات عظمى. ومع ذلك، لم يعثر الفلكيون سابقًا على دليل مباشر على تلك المجموعة المتوقعة داخل أوميغا قنطورس.

ساعد هذا الغياب في تحويل العنقود إلى حالة فلكية شاذة. ففي عام 2024، وجدت رصدات هابل دليلًا على وجود ثقب أسود متوسط الكتلة في مركز العنقود. لكن النظرية كانت لا تزال تشير إلى أن النظام ينبغي أيضًا أن يضم مجموعة كبيرة من الثقوب السوداء الأصغر. ووفقًا للتقرير الأصلي، تشير النماذج الحالية إلى أن أوميغا قنطورس قد يحتوي على نحو 10,000 ثقب أسود ذي كتلة نجمية. والجسم الذي حُدد حديثًا لا يحل هذا العدد الكامل بمفرده، لكنه يثبت أن الفئة “المفقودة” موجودة بالفعل.

خط زمني طويل من البيانات صنع الفارق

يحمل الجسم المحدد حديثًا التسمية oMEGACat BH-2. وبدلًا من الاعتماد على الانبعاثات الساطعة من المادة الساقطة، استخدم فريق الرصد الحركة نفسها بوصفها الإشارة الأساسية. ولأن الثقوب السوداء لا تبعث ضوءًا مرئيًا بذاتها، غالبًا ما يضطر الفلكيون إلى استنتاج وجودها بصورة غير مباشرة. ويتمثل أحد المسارات في البحث عن بصمات للأشعة السينية أو موجات الراديو من المادة المتراكمة. ويتمثل مسار آخر في قياس كيفية اضطراب حركة نجم مرافق مرئي أو نجوم مجاورة بفعل جسم ضخم خفي.

في هذه الحالة، استخدم الفريق قياسات فلكية موضعية، متتبعًا التغيرات الدقيقة في مواقع النجوم عبر الزمن. ومن خلال تمديد الخط الزمني للرصد من 2002 إلى 2023 ودمج سجلات هابل مع بيانات كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة التابعة لويب، تمكن الباحثون من تحسين مدار نجم يتحرك حول رفيق غير مرئي. واتضح أن ذلك الجسم غير المرئي ضخم بما يكفي ليُصنَّف كثقب أسود ذي كتلة نجمية.

ويقول المصدر إن فريقًا سابقًا كان قد فسّر النظام الثنائي نفسه على أنه يضم نجمًا نيوترونيًا. وقد غيّرت مجموعة البيانات الموسعة هذه الصورة. ومع فترة زمنية أطول وقياسات موضعية أكثر دقة، تمكن الفريق بقيادة من ولاية يوتا من وضع قيود أشد على كتلة الجسم الخفي وإظهار أن الثقب الأسود هو التفسير الأفضل.

لماذا يهم أوميغا قنطورس

العناقيد الكروية أنظمة نجمية كثيفة وتشكل مختبرات طبيعية لاختبار كيفية تشكل الأجسام المدمجة وتفاعلها وبقائها عبر الزمن. وإذا بقيت أعداد كبيرة من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية مرتبطة داخل هذه البيئات، فإنها يمكن أن تؤثر في الديناميات الداخلية للعنقود، بما في ذلك كيفية حركة النجوم وكيفية تطور الأنظمة الثنائية. وهذا يجعل وجود ثقب أسود مؤكَّد في أوميغا قنطورس أكثر من مجرد فضول عابر. فهو يصبح دليلًا على أن العنقود قد يحتفظ على الأقل بجزء من مجموعة الثقوب السوداء التي تتوقعها النظرية.

وتكتسب النتيجة أهمية خاصة لأن أوميغا قنطورس كثيرًا ما عُومل على أنه غير مألوف حتى بين العناقيد الكروية. وقد أثار حجمه وتعقيده نقاشًا متكررًا حول ما إذا كان مجرد عنقود ضخم أم أنه اللب المتبقي لمجرة قزمية مُدمَّرة. وأي دليل مباشر على محتواه من الأجسام المدمجة يساعد في توضيح الصورة الفيزيائية لماهية هذا النظام وكيف تطور.

ويُظهر الاكتشاف أيضًا القيمة العملية للجمع بين المراصد عبر الأجيال. فقد وفّر أرشيف هابل الطويل الأساس اللازم لرؤية الحركة المدارية البطيئة تتطور على مدى عقود، بينما قدّم ويب قياسات أحدث وعالية الجودة ساعدت في تحسين الحل. ويزداد هذا النوع من الفلك عبر المهمات أهمية مع إعادة الباحثين فحص الأهداف القديمة بأجهزة أكثر حساسية وبأطوال موجية مختلفة.

من ثقب أسود واحد إلى تعداد أوسع

إن العثور على ثقب أسود ذي كتلة نجمية في أوميغا قنطورس لا يعني انتهاء اللغز الأكبر. فإذا كانت النماذج التي تشير إلى آلاف من هذه الأجسام صحيحة ولو تقريبًا، فلا يزال أمام الفلكيين عمل كثير. لكن الاكتشاف الجديد يغيّر حالة المشكلة. فبدلًا من التساؤل عمّا إذا كان العنقود يفتقر تمامًا إلى الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية، يمكن للباحثين الآن أن يسألوا: كم عددها؟ وكيف تتوزع؟ ولماذا كان التعرف عليها بهذه الصعوبة؟

وقد تعتمد الإجابة بقدر ما على التقنية بقدر ما تعتمد على النظرية. فالثقوب السوداء الهادئة في الحقول النجمية المكتظة يصعب عزلها، خاصةً عندما لا تكون في حالة تغذية نشطة وبالتالي لا تنتج انبعاثًا عالي الطاقة واضحًا. وتوفّر القياسات الفلكية الدقيقة وسيلة لكشف تلك الفئة الخفية عبر قياس التأثير الجاذبي للرفقاء غير المرئيين في النجوم التي يمكن رؤيتها مباشرة.

وإذا تلت ذلك اكتشافات إضافية، فقد تساعد الفلكيين على اختبار النماذج المتنافسة لتشكّل الثقوب السوداء واحتفاظها داخل الأنظمة النجمية الكثيفة. كما قد تحسّن فهم كيفية تأثير التفاعلات داخل العناقيد في البقاء طويل الأمد للأنظمة الثنائية المدمجة. وحتى عينة متواضعة ستوفّر مرسىً تجريبيًا أقوى بكثير مما كان متاحًا حتى الآن بشأن أوميغا قنطورس.

وفي الوقت الراهن، يقف اكتشاف oMEGACat BH-2 باعتباره محطة مهمة لأنه يحوّل توقعًا نظريًا إلى واقع مرصود. وبعد سنوات بدا فيها أن أوميغا قنطورس يفتقد فئة كاملة من البقايا المتوقعة، عثر الفلكيون الآن على أول عضو مؤكَّد في تلك المجموعة الخفية. وما زال التعداد الأوسع غير مكتمل، لكن البحث انتقل من التخمين إلى الكشف المباشر.

تستند هذه المقالة إلى تقرير منشور في Universe Today. اقرأ المقال الأصلي.