ربما يكون علماء الفلك قد شهدوا ولادة ثقب أسود جديد تمامًا في مجرتنا المجاورة، مما يقدم واحدة من أوضح اللمحات حتى الآن لكيفية انهيار بعض النجوم بهدوء في هذه الهاوية الكونية دون الألعاب النارية المعتادة للانفجار.
أثناء البحث في البيانات الأرشيفية من مهمة NEOWISE التابعة لناسا، اكتشف فريق بقيادة عالم الفلك كيشالاي دي من جامعة كولومبيا أن أحد ألمع النجوم في مجرة أندروميدا سطع بشكل غامض منذ أكثر من عقد من الزمن، ثم تلاشت بشكل كبير ثم اختفت عن الأنظار. ويقع النجم المسمى M31-2014-DS1 على بعد حوالي 2.5 مليون سنة ضوئية من الأرض. أرض وكان وزنه 13 مرة فقط كتلة لدينا شمس – خفيف الوزن نسبيًا وفقًا للمعايير النموذجية لتكوين الثقب الأسود، وفقًا لأبحاث دي وزملائه.
وأضاف أنه إذا صمد هذا الاكتشاف، “فهذا يعني حقًا أن هناك العديد من الثقوب السوداء أكثر مما توقعناه حتى الآن”.
قبل أن يختفي، كان النجم أكثر سطوعًا بحوالي 100 ألف مرة من شمسنا. شبه دي شهرتها بـ منكب الجوزاء، عملاق أحمر مدروس جيدًا يمثل الكتف الأيمن لكوكبة أوريون.
وقال دي إنه إذا اختفى منكب الجوزاء من السماء خلال بضع سنوات، “سيكون ذلك صادمًا ومزعجًا حقًا بالنسبة لنا هنا على الأرض، لأنه فجأة لن يبدو أوريون كما هو عليه”.
لاحظ دي وفريقه لأول مرة السلوك الغريب لـ M31-2014-DS1 في البيانات الواردة من مهمة NEOWISE. في عام 2014 تقريبًا، ذكرت الورقة البحثية الجديدة للفريق أن النجم سطع في ضوء الأشعة تحت الحمراء، ثم بدأ في التعتيم بشكل حاد في عام 2016، وبحلول عام 2023 كان قد اختفى فعليًا، حيث تلاشى إلى ما يقرب من واحد على عشرة آلاف من سطوعه الأصلي.
وقال دي إنه كان يجلس أمام جهاز الكمبيوتر في مرصد كيك في هاواي عام 2023، حيث قام بجمع ملاحظات المتابعة للنجم عندما لاحظ وجود شيء غير منطقي.
ويتذكر قائلا: “أتذكر اللحظة التي وجهنا فيها التلسكوب نحو هذا النجم، باستثناء أن النجم لم يكن هناك على الإطلاق”. ملاحظات إضافية من تلسكوب هابل الفضائي وأكدت المراصد الأرضية الأخرى أن النجم قد اختفى بالفعل. قال دي: “هذا هو الوقت الذي نقرت فيه”. “النجوم بهذا السطوع وهذه الكتلة لا تختفي عشوائيًا في الظلام.”
وفقًا لنظرية رائدة، تتشكل الثقوب السوداء عندما تستنفد النجوم الضخمة وقودها النووي، مما يؤدي إلى انفجار مستعر أعظم يفجر الطبقات الخارجية للنجم في الفضاء، مما يترك وراءه إما نجمًا نيوترونيًا كثيفًا أو ثقبًا أسود. ومع ذلك، يبدو أن M31-2014-DS1 قد شكل ثقبًا أسود دون أي ألعاب نارية من هذا القبيل.
وقال دي: “قبل عشر سنوات، إذا قال شخص ما إن نجمًا كتلته 13 كتلة شمسية سيتحول إلى ثقب أسود، فلن يصدق أحد ذلك”. “لقد كان الأمر خارجًا تمامًا عما كان يعتبر هو القاعدة.”
ويشتبه دي وزملاؤه في أن قلب M31-2014-DS1 الصغير والمكتظ بكثافة قد انهار في ثقب أسود في غضون ساعات. ما لا يزال بإمكان علماء الفلك رؤيته ليس النجم نفسه، بل توهجًا خافتًا في ضوء الأشعة تحت الحمراء الناتج عن بقايا الغبار والغاز التي تدور حول الثقب الأسود الوليد.
وقال دي إن هذه المادة تتحرك بسرعة كبيرة جدًا بحيث لا يمكن أن تسقط مباشرة، وبدلاً من ذلك تشكل قرصًا دوارًا يغذي الثقب الأسود ببطء بمرور الوقت، تمامًا مثل الماء الذي يحوم حول حوض الاستحمام قبل أن ينزلق في النهاية. على مدى العقود القليلة القادمة، من المتوقع أن تتلاشى إشارة الأشعة تحت الحمراء بشكل مطرد مع دخول المزيد من الحطام المتبقي إلى الداخل ويختفي.
ونظرًا لأن مجرة المرأة المسلسلة قريبة نسبيًا من الناحية الكونية، فيجب أن يظل الحطام الباهت مرئيًا للمراصد القوية مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST)، قال دي. لكن التصوير المباشر للثقب الأسود نفسه — كما هو الحال في تلسكوب أفق الحدث كما حدث مع الثقوب السوداء الأكبر حجمًا، فهذا غير ممكن في هذه الحالة، على الأقل مع التكنولوجيا الحالية، نظرًا لصغر حجم الجسم.
في العام الماضي، جمع الفريق بيانات إضافية من تلسكوب جيمس ويب الفضائي، الذي كشفت رؤيته القوية للأشعة تحت الحمراء أن الثقب الأسود لا يزال محاطًا بشكل كبير بالمادة الخارجية للنجم، وفقًا لـ طبعة أولية تم نشره على arXiv في 9 يناير.
ولاختبار استنتاجهم بشكل أكبر، استخدم الباحثون أيضًا استنتاجات وكالة ناسا مرصد شاندرا للأشعة السينية للبحث عن إشعاعات عالية الطاقة متوقعة من الغاز الساخن القريب من الثقب الأسود. وقال دي إنه لم يتم اكتشاف أي أشعة سينية، لكن ذلك كان متوقعا، لأن الغاز المحيط كثيف للغاية حاليا بحيث لا يسمح للإشعاع بالهروب إلى الفضاء.
وبمرور الوقت، مع سقوط المزيد من المواد إلى الداخل وتصفية البيئة تدريجيًا، يتوقع دي أن تكتشف التلسكوبات في النهاية الأشعة السينية “الصادرة من داخل تلك الفوضى الموجودة الآن”، مما قد يكشف عن الثقب الأسود بشكل مباشر أكثر.
ويقول الباحثون إن النتائج تقدم أيضًا مخططًا جديدًا لاكتشاف أحداث مماثلة. بدلًا من مراقبة مليارات النجوم في المجرات القريبة بعناية لمعرفة أي منها يختفي فجأة، يمكن لعلماء الفلك البحث عن توهجات قصيرة المدى للأشعة تحت الحمراء، وهي علامات تحذيرية محتملة تشير إلى أن النجم على وشك الخضوع لانهيار هادئ مثل M31-2014-DS1.
وقال دي: “هذا أقرب ما يمكن أن نشهده من رؤية موت نجم ضخم”. “في النهاية، أعتقد أنه يعلمنا الكثير عن فيزياء النجوم من خلال عدم انفجارها.”
وقد وردت دراسة حول هذا النجم في أ ورق نُشرت يوم الخميس (12 فبراير) في مجلة Science.
التعليقات