اكتشاف “نقطة الأشعة السينية” يغذي نقاش JWST حول “نجم الثقب الأسود”

جسم جديد غريب يثير الجدل حول “نجم الثقب الأسود”

بقلم جوزيف هوليت حرره لي بيلينغز

اكتشف علماء الفلك قطعة جديدة محتملة من اللغز المستمر حول “النقاط الحمراء الصغيرة” (LRDs). إنها لطخة بعيدة في السماء تذكرنا بالأجرام السماوية القرمزية المدمجة بشكل غامض والتي تستمر في الظهور في الملاحظات التي يجريها تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) التابع لناسا – ولكن هذا أيضًا يبعث الأشعة السينية.

تم إلقاء نظرة خاطفة على LRDs لأول مرة في بعض الصور الأولى التي التقطها تلسكوب جيمس ويب الفضائي، وهي تظل واحدة من أكبر مفاجآت التلسكوب – وهي أجسام ذات لون أحمر ياقوتي تلمع مثل النجم ولكن قد يصل حجمها إلى 500 سنة ضوئية. مهما كانت، فمن المؤكد أن LRDs ليست نادرة: يبدو أنها تشكل ما يقرب من 10% من الأجسام المضيئة التي يراها تلسكوب جيمس ويب الفضائي في مسوحاته للعوالم الكونية البعيدة، وهي التحقيقات التي نظر فيها التلسكوب إلى وقت كان فيه الكون بين حوالي 5 و15% من عمره البالغ 13.8 مليار سنة.

وبعد سنوات من النقاش ودراسات المتابعة، يعتقد العديد من علماء الفلك الآن أن LRDs هي فئة جديدة تمامًا من المجرات. وفقًا لهذه الفكرة، على الرغم من أن هذه الأجسام قد تبدو كنجوم حمراء كبيرة الحجم، إلا أن تألقها لا يستمد طاقته من الاندماج النووي الحراري النجمي القياسي، بل من خلال التدفق المتواصل للبلازما الساخنة المشتعلة إلى الفوهة النهمة للثقب الأسود المتنامي. تعمل هذه العملية النارية على تسخين “شرنقة” سميكة من الغاز تحيط بالثقب الأسود وتغذيه، والتي تتوهج بعد ذلك مثل مصباح حراري أحمر اللون.

حول دعم الصحافة العلمية

إذا كنت تستمتع بهذا المقال، ففكر في دعم صحافتنا الحائزة على جوائز من خلال الاشتراك. من خلال شراء اشتراك، فإنك تساعد على ضمان مستقبل القصص المؤثرة حول الاكتشافات والأفكار التي تشكل عالمنا اليوم.

تظل الفكرة مثيرة للخلاف، وتترك سؤالًا كبيرًا دون إجابة. لا يوجد أي من الثقوب السوداء التي نراها في الكون اليوم محصورًا في مثل هذه الأغلفة الغازية الكثيفة. لذا، إذا كانت LRDs هي حقًا “نجوم ثقب أسود”، فكيف تخلصت من شرنقتها؟

الآن كشفت مجموعة من الباحثين عن جسم غير عادي أضاف المزيد من الوقود لهذا النقاش. فهو يجمع بين “احمرار” LRD وانبعاث الأشعة السينية المرتبطة بثقب أسود أكثر تعرضًا. إنهم يأملون أن يتمكنوا من التقاط أحد نجوم الثقب الأسود المفترضة بمجرد أن بدأ في مضغ شرنقته، وهي بداية التحول الذي سيحوله إلى أحد الثقوب السوداء الهائلة التي تسكن الكون الحديث. أعلن الفريق عن اكتشافهم في طبعة أولية نُشرت على الإنترنت في 14 يناير وأرسلوا الورقة إلى مركز الأبحاث رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

“هل وجدنا LRD النادر الذي هو على حافة شرنقته التي بدأت في الانهيار؟” يسأل المؤلف الرئيسي للورقة، رافائيل هفيدنج من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك في هايدلبرغ، ألمانيا.

أراد هفيدينج وزملاؤه تفسير الاختفاء المفاجئ للكائنات LRD، لذلك ذهبوا للبحث عن الأشياء في عمليات المسح للحقب الكونية اللاحقة. يقول هفيدنج: “هذا النوع من البحث يحدث الآن أكثر فأكثر”. “نظرًا لأننا نعلم بوجود هذه الأنواع من الكائنات، فقد بدأنا في البحث عن مجموعات بيانات أخرى للعثور عليها.”

هكذا عثروا على “نقطة الأشعة السينية”. إنه يسلط الضوء على اللغز من الماضي البعيد، عندما كان الكون في عمر ملياري سنة فقط. العديد من التلسكوبات – بما في ذلك مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا – قد رصدته بالفعل كامنًا بالقرب من ذيل الدب الأكبر، وصورت وميضه في أجزاء مختلفة من الطيف الكهرومغناطيسي. ومع ذلك، في ذلك الوقت، بدت النقطة وكأنها ما يوجد في مركز المجرات الأكثر نشاطًا: قرص لامع من المادة الساخنة يتصاعد ببطء إلى ثقب أسود هائل يقذف الأشعة السينية طوال عيده.

لكن عند إعادة فحص هذه النقطة في ضوء حمى LRD المستمرة، لاحظ الفريق شيئًا غريبًا. كان لونه باهتًا – أحمر دموي واضح بدلًا من اللون الأزرق البنفسجي المتوقع والذي هو أكثر نموذجية لنواة المجرة النشطة.

تقول جيني جرين، المؤلفة المشاركة في الدراسة، وعالمة الفيزياء الفلكية في جامعة برينستون: “هذا جسم مثير لأنه يبدو حقًا أنه يمتلك خصائص نقطة حمراء صغيرة، ولكنه يحتوي أيضًا على أشعة سينية”. “من النادر جدًا رؤية هذه الأشياء معًا.”

تظهر الكثير من الثقوب السوداء الهائلة باللون الأحمر لأن معظم الأطوال الموجية المنبعثة الأخرى يتم امتصاصها بواسطة سحب الغبار التي تدور حولها. لكن الغبار عادة ما يعيد بعث الإشعاع الممتص، فقط عند طول موجي مختلف منخفض الطاقة.

وبفحص البيانات بحثًا عن أدلة على عودة البث، لم يجد الفريق شيئًا. ويأمل الباحثون أن يعني هذا أن الجسم ليس مجرد ثقب أسود يمكن رؤيته من خلال مرشح الغبار، بل شرنقة متفتتة. وهذا من شأنه أن يمثل الانتقال بين الكون المليء بـ LRD الذي شاهده تلسكوب جيمس ويب الفضائي والكون المليء بالثقب الأسود الذي اعتاد عليه علماء الفلك. وسيكون أيضًا أول دليل قاطع على أن LRDs تحتوي بالفعل على ثقوب سوداء.

ومع ذلك، يشكك بعض علماء الفلك في أن تكون نقطة الأشعة السينية شيئًا مميزًا. يقول روبرتو مايولينو، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كامبريدج: “يبدو لي هذا الجسم وكأنه ثقب أسود متراكم بسيط، محجوب بالغبار ومحمر”.

هناك مشكلة أخرى: إذا كان LRD قد بدأ للتو في إحداث ثقوب في حجابه الأحمر، ألا ينبغي للأشعة السينية التي تطل من خلاله أن تكون مكتومة إلى حد ما؟ يقول هفيدنج: “إنها لا تحتوي على أشعة سينية فحسب، بل إنها تزدهر في مجال الأشعة السينية”. “هذا الكائن يثير أسئلة أكثر مما يجيب.”

وقد قدم المؤلفون مقترحات لإجراء المزيد من الملاحظات على نقطة الأشعة السينية لحل هذه الأسئلة. وقد يؤدي أيضًا إلى اكتشاف المزيد من أمثاله. تقول إيمي بارجر، عالمة الفلك بجامعة ويسكونسن ماديسون، التي لم تكن جزءًا من الدراسة: “قد يقطع هذا شوطًا طويلًا نحو تحديد ما يحدث للـ LRDs”.

وفي الوقت نفسه، تكثر الأفكار الجديدة لتفسير ثروة تلسكوب جيمس ويب الفضائي المذهلة من LRDs. يجادل أحدهم بأن LRDs هي في الواقع سحب غازية تنهار لتشكل ثقوبًا سوداء، وأن التوهج الأحمر هو ولادة عنيفة وليس جنون تغذية للمراهقين. ويرى آخر أن بعض التناقضات الواضحة في LRDs يمكن التوفيق بينها من خلال شكل غير متبلور وغير كروي. ظهرت هاتان الفرضيتان في طبعات أولية نُشرت في الأسبوعين الماضيين، وقد أثارت كل منهما انتقادات بالفعل.

حتى جرين، الذي عمل على واحدة من أولى دراسات النقاط الحمراء الصغيرة في عام 2023، لم يتوقع هذا الجنون المستمر للمنشورات. وتقول: “كنت أعلم أن الأمر كان رائعًا حقًا، وكنت أعلم أن الناس سيهتمون به”. “لم أكن أعلم أنه ستكون هناك صحيفة واحدة يوميًا لمدة ثلاث سنوات.”

إنها لحظة غير مسبوقة لعلم الفلك، على الأقل بالنسبة لباحث في بداية حياته المهنية مثل هفيدنج. ويقول: “لدينا حقًا شيء لم نره من قبل”. “لأول مرة منذ فترة طويلة في علم الفلك خارج المجرة، وجدنا نوعا جديدا من المجرات.