اكتشافُ أثقل زوج من الثقوب السوداء على الإطلاق

اكتشف علماء فلكٍ الآن زوجاً من الثقوب السوداء الفائقة Supermassive black holes قيدتهما حركة راقصة لكل منهما حول الآخر طَوال بلايين السنين، ليكونا أثقل نظام ثنائي Binary من الثقوب السوداء أمكن قياسه على الإطلاق. ومع أن النظريات تتنبأ بأن أزواج الثقوب السوداء فائقة الكتلة مثل هذا يجب أن تندمج بعضها ببعض، إلا أن عملية الاندماج لم تُرصَد مطلقاً في الواقع. يمكن للكتلة الضخمة لهذا الزوج أن تساعد علماء الفلك على فهم سبب الندرة الشديدة لعمليات الاندماج هذه.

يوجد هذا الثنائي في مجرّة B2 0402+379، وهي مجرّة ”عنقودية أحفورية“ Fossil cluster galaxy ضخمة نشأت عندما اندمج عنقود كامل من المجرّات والنجوم في مجرّة إهليلجية Elliptical عملاقة واحدة. تستضيف معظم المجرّات ثقباً أسود مركزياً فائق الكتلة. تبدأ هذه المجرّات بالدوران بعضها حول بعض عندما تبدأ عملية اندماجها. وفي أثناء دورانها هذا، ستنقل بعضاً من طاقتها إلى النجوم والغازات المحيطة بها، والتي يُقذَف كثير منها خارجاً في أثناء هذه العملية. وكلما كبرت كمية الطاقة التي تفقدها هذه الثقوب السوداء لمصلحة المادة المحيطة بها، زاد اقترابها أكثر بعضها من بعض.

في حالة هذا الثنائي، تحرك الثقبان الأسودان نحو الداخل إلى أن صارت المسافة بينهما 24 سنة ضوئية فقط، وهذه أقل مسافة فاصلة بين ثقبين أسودَين أمكن قياسها مباشرة على الإطلاق. ومع ذلك فقد ثبت الثقبان عند هذه المسافة باستمرارٍ طوال الثلاثة بلايين سنة الماضية. ولفهم سبب حدوث هذه الحالة، استخدم علماء الفلك جهاز قياس الطيف متعدد الأجرام Gemini Multi-Object Spectrograph (اختصاراً: المطياف GMOS) على تلسكوب مرصد جيميناي نورث Gemini North لدراسة النظام.

شارك في الدراسة الباحث روجر روماني Roger Romani، من جامعة ستانفورد Stanford University، ويقول عنها: ”لقد أتاحت لنا الحساسية الممتازة للأداة GMOS رسم خريطة للسرعات المتزايدة للنجوم عندما ننظر إلى مركز المجرّة؛ وبهذا استطعنا استنتاج الكتلة الإجمالية للثقوب السوداء الموجودة هناك“.

يُقدَّر كتلة هذا الثنائي بـ 28 بليون ضعف وزن الشمس، ليجعله هذا أثقل نظام أمكن قياسه على الإطلاق. وإضافةً إلى إعطاء سياق حيوي لتكوين هذا النظام الثنائي المحدد وماضيه داخل المجرّة، يدعم القياس أيضاً فكرة أن جمود الثقوب السوداء الثنائية فائقة الكتلة يرتبط بضخامة كتلها. إن كمية الغاز والنجوم التي يجب قذفُها لتحريك مثل هذه الثقوب السوداء الهائلة بعضها نحو بعض إلى هذا القُرب ستكون هائلة.

يقول روماني: ”عادةً ما يبدو أن المجرّات التي تضم أزواجاً من الثقوب السوداء الأخف وزناً تحتوي على ما يكفي من النجوم والكتلة لتحرك الاثنين معاً بسرعة. ونظراً إلى أن هذا الزوج ثقيل جداً، فقد تطلب الأمر كثيراً من النجوم والغاز لإنجاز المهمة. لكن الثنائي نظَّف المجرّة المركزية من مثل هذه المادة، وتركها في حالة جمود“.

www.noirlab.edu