يُقدّر علماء الفلك وجود نحو 100 مليون ثقب أسود تجوب نجوم مجرتنا، لكنهم لم يرصدوا أيًا منها حتى الآن. مع ذلك، وبعد ست سنوات من الرصد الدقيق، قدّم تلسكوب هابل الفضائي أول دليل مباشر على وجود ثقب أسود وحيد ينجرف في الفضاء بين النجوم، وذلك من خلال قياس كتلة هذا الجسم الغامض بدقة متناهية. إنه ثقب أسود في مجرة درب التبانة.
في هذه المقالة سنخبرك عن خصائص وأصل والمزيد عن الثقب الأسود الوحيد في مجرة درب التبانة.
ما هو الثقب الأسود
بدايةً، من المهم فهم ماهية الثقب الأسود، إذ تحيط به العديد من الخرافات. الثقب الأسود ظاهرة فلكية تحدث عندما ينهار نجم ضخم تحت تأثير جاذبيته، مما ينتج عنه منطقة في الفضاء ذات كثافة عالية للغاية وقوة جاذبية هائلة . في ظل هذه الظروف، تنضغط المادة إلى درجة يصبح حجمها شبه معدوم، مما يُنشئ نقطة تفرد، وهي نقطة ذات كثافة لانهائية في مركز الثقب الأسود.
السمة المميزة للثقب الأسود هي أفق الحدث الخاص به ، وهو عبارة عن حدود خيالية حوله لا يمكن للضوء أو أي شيء آخر الهروب بعدها. هذا يعني أن أي جسم يعبر هذه الحدود سيُحاصر بشكل ميؤوس منه داخل الثقب الأسود ، مما يعطي مظهر "ثقب" في الفضاء.
لا يمكن رؤية الثقوب السوداء مباشرةً، لأنها لا تُصدر ضوءًا، ولكن يمكن الاستدلال على وجودها من خلال تأثيراتها على المادة المحيطة بها. ولفهم تكوينها بشكل أفضل، يمكن دراسة كيفية تشكل الثقوب السوداء في النجوم الأخرى، إذ تُعد هذه العملية حاسمة لتحديد أصل الثقوب السوداء في مجرة درب التبانة.
الثقب الأسود في مجرة درب التبانة
حتى الآن ، تم استنتاج جميع كتل الثقوب السوداء إحصائيًا أو من خلال التفاعلات في أنظمة النجوم الثنائية أو نوى المجرة ، مما يجعل هذا اكتشافًا مميزًا للغاية.
يقع الثقب الأسود المارق المكتشف حديثًا على بُعد حوالي 5.000 سنة ضوئية في ذراع كارينا-ساجيتاريوس الحلزوني لمجرة درب التبانة. ومع ذلك، فقد مكّن اكتشافه علماء الفلك من تقدير أن أقرب ثقب أسود معزول ذي كتلة نجمية إلى الأرض قد يكون على بُعد 80 سنة ضوئية فقط، وهو بُعد قريب نسبيًا بالنظر إلى أن أقرب نجم إلى نظامنا الشمسي، بروكسيما سنتوري، لا يبعد سوى 4 سنوات ضوئية. غالبًا ما يكون للثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية نجوم مصاحبة، مما يجعل هذا الثقب الأسود غير عادي ويسلط الضوء على أهمية فهم المزيد عن الثقوب السوداء في كوننا.
تنشأ الثقوب السوداء في مجرتنا درب التبانة من نجوم عملاقة نادرة تبلغ كتلتها 20 ضعف كتلة الشمس على الأقل ، وهي لا تشكل سوى أقل من جزء من ألف من إجمالي عدد النجوم في مجرتنا. تنفجر هذه النجوم على شكل مستعرات عظمى، حيث تُسحق نواتها بفعل الجاذبية لتتحول إلى ثقوب سوداء. ولأن الانفجار الذاتي ليس متناظرًا تمامًا، فقد يُقذف هذا الثقب الأسود خارج مجرتنا، ليصبح ثقبًا أسودًا مارقًا. لمزيد من المعلومات، يمكنك استكشاف حقائق مثيرة للاهتمام حول الثقوب السوداء في مجرتنا.
كشف الثقوب السوداء
لا تستطيع التلسكوبات تصوير ثقب أسود مارق لأنه لا يُصدر ضوءًا . مع ذلك، يُشوّه الثقب الأسود الفضاء، مما يؤدي إلى انحناء وتضخيم الضوء القادم من نجم، أو أي جسم آخر يقع خلفه مؤقتًا.
لذلك ، للكشف عن الثقوب السوداء ، تراقب التلسكوبات الأرضية سطوع ملايين النجوم في حقول النجوم الغنية وفي اتجاه الانتفاخ المركزي لمجرة درب التبانة ، بحثًا عن سطوع واضح ومفاجئ يكشف عن ثقوب سوداء ضخمة. الأشياء تمر بيننا وبين النجوم.
يؤدي تشويه الفضاء الناجم عن الجاذبية لجسم أمامي يمر أمام نجم بعيد إلى انحناء وتضخيم الضوء القادم من النجم الخلفي مؤقتًا أثناء مروره أمامه. يستخدم علماء الفلك هذه الظاهرة، والتي تسمى العدسة التجاذبية الدقيقة، لدراسة النجوم والكواكب الخارجية. لكن توقيع الثقب الأسود في المقدمة فريد من نوعه بين أحداث العدسة الدقيقة الأخرى، مما يجعله أمرًا بالغ الأهمية لفهم مجرتنا.
ستؤدي جاذبية الثقب الأسود الهائلة إلى تمديد تأثير العدسة الجاذبية لأكثر من 200 يوم . علاوة على ذلك، إذا كان الجسم المتداخل نجمًا أماميًا، فقد يتسبب ذلك في تغير لوني مؤقت في ضوء النجوم المقاس، نظرًا لتداخل ضوء النجوم الأمامية والخلفية مؤقتًا. مع ذلك، لم تُلاحظ أي تغيرات لونية خلال أحداث العدسات الجاذبية الصغرية.
استُخدم تلسكوب هابل الفضائي لقياس كتلة الثقب الأسود ومسافته وسرعته. وقد مكّن هذا فريق كايلاش ساهو في معهد علوم تلسكوب الفضاء في بالتيمور، بولاية ماريلاند، من تقدير كتلته بنحو سبع كتل شمسية. فعلى سبيل المثال، أحدثت أول صورة على الإطلاق لثقب أسود ثورة في فهمنا لهذه الظواهر، كما يتضح من أول صورة لثقب أسود التقطها فريق تلسكوب أفق الحدث.
تفسير بديل للثقب الأسود في مجرة درب التبانة
من جانبه ، أبلغ فريق آخر من علماء الفلك بقيادة كيسي لام من جامعة كاليفورنيا في بيركلي ، والذي درس هذه الظاهرة أيضًا ، عن قياسات أقل قليلاً لكتلته ، مما يعني أن الجسم يمكن أن يكون ثقبًا أسود أو نجمًا نيوترونيًا. لذا نعم يفعلون. أنا لا أستبعد الاحتمال الثاني.
لذا، يُقدّرون كتلة الجسم المضغوط غير المرئي بما يتراوح بين 1,6 و4,4 أضعاف كتلة الشمس. عند الحد الأعلى لهذا النطاق، سيكون الجسم ثقبًا أسود، وعند الحد الأدنى، سيكون نجمًا نيوترونيًا.
على الرغم من وجود ما يقدر بنحو 100 مليون ثقب أسود منعزل يجوب مجرتنا ، بالنسبة لعلماء فلك هابل ، فإن العثور على أدنى تلميح لأحدهم يشبه البحث عن إبرة في كومة قش.
"على الرغم من رغبتنا الشديدة في الجزم بأنه ثقب أسود، إلا أنه يتعين علينا دراسة جميع الاحتمالات. وهذا يشمل الثقوب السوداء الأقل كتلة، وربما حتى النجوم النيوترونية"، أوضحت جيسيكا لو من فريق بيركلي. وأضاف رام: "لكن مهما كان الأمر، فإن هذا الجسم هو أول بقايا نجم مظلم يتم اكتشافها في مجرة درب التبانة دون وجود نجم آخر مصاحب لها ".
كان الحصول على القياسات مهمة صعبة لكلا الفريقين لأن نجمًا ساطعًا جدًا كان قريبًا جدًا من الكائن المرصود. قال ساهو: "الأمر أشبه بمحاولة قياس الحركات الصغيرة لليراعة بجوار مصباح كهربائي ساطع". "كان علينا أن نطرح بعناية الضوء من النجوم الساطعة القريبة لقياس الانحراف بدقة من المصدر الخافت."
يُقدّر فريق ساهو أن الثقب الأسود المعزول يتحرك عبر مجرة درب التبانة بسرعة 100.000 ألف ميل في الساعة، وهي سرعة كافية للسفر من الأرض إلى القمر في أقل من ثلاث ساعات. هذه السرعة تفوق سرعة معظم النجوم القريبة الأخرى في هذه المنطقة من مجرتنا.
آمل أن تساعدك هذه المعلومات على معرفة المزيد عن الثقب الأسود الذي تم اكتشافه في مجرة درب التبانة وخصائصه.