لطالما اشتبه العلماء في أن الثقوب السوداء النشطة فائقة الكتلة يمكن أن تقتل المجرات المضيفة لها، لكن الأبحاث الجديدة تشير إلى أن هذه العمالقة الكونية تشبه إلى حد كبير قتلة متسلسلين يمكنهم توسيع نطاق هياجهم القاتل عبر العديد من السنوات الضوئية وتدمير المجرات المجاورة أيضًا.
بالنسبة للعلماء، “موت” المجرة يعني الحد من تكوين النجوم. الثقوب السوداء الهائلة من المعروف أنها تسبب هذا عندما تتغذى بشكل نشط، حيث تقوم بتسخين مخزنها من الغاز والغبار، مما يستفز محتوى المادة لإصدار إشعاعات قوية. يقوم هذا الإشعاع إما بدفع الغاز بعيدًا، وهو اللبنات الأساسية للجسم النجوم – وبالتالي تجويع المجرات والثقوب السوداء نفسها – أو ببساطة تسخين هذا الغاز ومنعه من التبريد بدرجة كافية للانهيار وولادة جسم نجمي. كلتا النتيجتين يمكن أن تبطئ أو حتى توقف تكوين النجوم.
ويشير تشو وزملاؤه إلى أن هذا التأثير يشير إلى وجود “نظام بيئي مجري” أقرب إلى النظم البيئية المرتبطة بكوكب المجرة. أرض حيث يمكن للتغيرات في منطقة ما أن تؤثر بشكل عميق على الظروف في منطقة أخرى.
وقال: “الثقب الأسود النشط الهائل يشبه حيوانًا مفترسًا جائعًا يهيمن على النظام البيئي”. “ببساطة، فهو يبتلع المادة ويؤثر على كيفية نمو النجوم في المجرات القريبة.”
هناك يذهب الحي!
على الرغم من أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة تبلغ كتلتها ملايين أو حتى مليارات المرات من كتلة الأرض شمس يُعتقد أنها تسكن قلوب جميع المجرات الكبيرة، لكن ليست كل هذه الأجسام قاتلة للكون. على سبيل المثال، القوس A* (Sgr A*) في قلب درب التبانة ربما أخمدت ذات مرة تشكل النجوم في مجرتنا، لكنها اليوم هادئة، وتعيش على نظام غذائي يعادل تناول الإنسان حبة أرز واحدة كل مليون سنة.
تتغذى الثقوب السوداء النشطة فائقة الكتلة بجشع على مادة من سحابة دوارة محيطة تسمى القرص التراكمي. تولد جاذبيتها الهائلة قوى المد والجزر في هذا القرص المتراكم الذي يسبب احتكاكًا شديدًا، مما يؤدي إلى ارتفاع درجات الحرارة التي تتسبب في توهج هذه المنطقة بشكل ساطع عبر الطيف الكهرومغناطيسي. يمكن رؤية هذه المنطقة المضطربة، وهي نواة المجرة النشطة (AGN)، من جميع أنحاء الكون كظاهرة تعرف باسم “كوازار“، غالبًا ما يفوق سطوع الضوء المشترك لكل نجم في مجرته المضيفة.
ومع ذلك، لا يتم توجيه كل المادة الموجودة في القرص التراكمي إلى الثقب الأسود. يتم توجيه بعض المادة إلى أقطاب الثقب الأسود الهائل حيث يتم إطلاقها كطائرات توأم متوازية تسير بسرعات قريبة من سرعة الضوء. يمكن أن تمتد هذه التدفقات إلى ما هو أبعد من حدود المجرة التي تستضيف الثقب الأسود النشط الهائل.
ليس من المستغرب، نظرًا للإشعاع الشديد للقرص التراكمي والتدفقات العنيفة التي تمثلها هاتان النفاثتان التوأم، أن يكون للثقوب السوداء النشطة فائقة الكتلة تأثير قوي على تطور المجرات المضيفة لها.
منذ تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) بدراسة الكون، وظهر نمط غريب فيما يتعلق بالكوازارات. كلما كانت هذه الثقوب السوداء النشطة فائقة الضخامة أكثر ضخامة وقوة، كلما بدا أنها محاطة بالمجرات المجاورة. وهذا أمر غريب لأن المجرات الكبيرة عادةً ما توجد متجمعة معًا، وليس في عزلة.
وأوضح تشو: “لقد كنا في حيرة من أمرنا”. “هل تم كسر تلسكوب جيمس ويب الفضائي الباهظ الثمن؟” أضاف بضحكة. “ثم أدركنا أن المجرات قد تكون موجودة بالفعل، ولكن من الصعب اكتشافها لأن تكوين النجوم الحديث للغاية تم قمعه.”
بدأ تشو وزملاؤه في الشك في أن النجوم الزائفة الساطعة ربما لا تؤدي فقط إلى تثبيط تكوين النجوم في ساحاتهم الخلفية للمجر؛ وقد يزعجون الجيران أيضًا.
للتحقيق في إمكانية وجود ثقوب سوداء نشطة فائقة الكتلة تقتل تكوين النجوم في المجرات المجاورة، شرع الفريق في دراسة أحد ألمع النجوم الزائفة على الإطلاق، J0100 + 2802. وُجد هذا الكوازار عندما كان عمر الكون أقل من مليار سنة، وكان محركه المركزي عبارة عن ثقب أسود هائل تبلغ كتلته حوالي 12 مليار مرة كتلة الشمس.
وباستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، بحث العلماء عن آثار الأكسجين المتأين في المجرات حول J0100 + 2802، والتي تعد علامة على تكوين النجوم الحديث. ووجدوا أن تتبع ولادة النجوم هذا كان نادرًا جدًا في المجرات الواقعة ضمن مليون سنة ضوئية من الكوازار القوي مقارنة بالمجرات خارج هذا نصف القطر. وهذا يشير إلى تشكل النجوم المضغوطة في هذه المجرات القريبة.
وقال تشو: “من المعروف أن الثقوب السوداء “تأكل” الكثير من الأشياء، ولكن أثناء عملية الأكل النشطة وفي شكلها المضيء، فإنها تنبعث أيضًا إشعاعات قوية جدًا. وتؤدي الحرارة والإشعاع الشديدين إلى تقسيم الهيدروجين الجزيئي الذي يشكل سحبًا غازية شاسعة بين النجوم، مما يؤدي إلى إخماد قدرتها على التراكم والتحول إلى نجوم جديدة”. “للمرة الأولى، لدينا دليل على أن هذا الإشعاع يؤثر على الكون على نطاق المجرات.
“لا تقوم الكوازارات بقمع النجوم في المجرات المضيفة لها فحسب، بل أيضًا في المجرات القريبة ضمن دائرة نصف قطرها مليون سنة ضوئية على الأقل.”
ويعتزم الفريق الآن البحث عن هذا التأثير في ما يسمى بحقول الكوازار الأخرى لتطوير صورة أوضح لكيفية تأثير الثقوب السوداء الهائلة على أحيائها الكونية.
وقال تشو: “إن فهم كيفية تأثير المجرات على بعضها البعض في الكون المبكر يساعدنا على فهم أفضل لكيفية ظهور مجرتنا”. “الآن ندرك أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة ربما لعبت دورًا أكبر بكثير في تطور المجرات مما كنا نعتقد سابقًا، حيث عملت كحيوانات مفترسة كونية، وأثرت على نمو النجوم في المجرات القريبة خلال بداية الكون.”
تم نشر نتائج الفريق في 3 ديسمبر 2025 رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
التعليقات