ثقب أسود خامد خارج مجرتنا

كتلة نجمية[{” attribute=””>black hole in the Large Magellanic Cloud, a neighbor galaxy to our own, has been found by a team of international experts, renowned for debunking several black hole discoveries. “For the first time, our team got together to report on a black hole discovery, instead of rejecting one,” says project leader Tomer Shenar. Furthermore, they discovered that the star that gave rise to the black hole vanished with no trace of a massive explosion. Six years of observations with the European Southern Observatory’s (ESO) Very Large Telescope (VLT) resulted in the finding.

https://www.youtube.com/watch؟v=T3zKtMDEpj4
أعلنت شرطة الثقب الأسود ، وهي مجموعة من علماء الفلك المعروفين بفضح اكتشافات الثقب الأسود ، أنهم عثروا على “إبرة في كومة قش”. بعد البحث عن ما يقرب من 1000 نجم خارج مجرتنا ، اكتشفوا أن أحدهم مصاحب لثقب أسود ذو كتلة نجمية. هذا الفيديو القصير يلخص الاكتشاف. الائتمان: ESO

يقول تومر شونر ، الذي بدأ الدراسة في KU Leuven في بلجيكا: “حددنا إبرة في كومة قش”.^[1] وهو الآن زميل ماري كوري في جامعة أمستردام في هولندا. البعض الآخر متشابه المرشحون للثقب الأسود ومع ذلك ، وكما تم اقتراحه سابقًا ، يقول الفريق إنه أول ثقب أسود “ سلبي ” ذو كتلة نجمية يتم اكتشافه بشكل نهائي خارج مجرتنا.

يظهر انطباع هذا الفنان الشكل الذي قد يبدو عليه النظام الثنائي VFTS 243. يقع النظام في سديم الرتيلاء في سحابة ماجلان الكبيرة ، ويتكون النظام من نجم أزرق حار كتلته 25 ضعف كتلة الشمس وثقب أسود تبلغ كتلته تسعة أضعاف كتلة الشمس على الأقل. لا تتسع أحجام المكونين الثنائيين: في الواقع ، النجم الأزرق أكبر بمقدار 200000 مرة من حجم الثقب الأسود.
لاحظ أن تأثير “العدسة” حول الثقب الأسود يظهر لأغراض التوضيح فقط ، يجب أن تكون هذه المادة المظلمة ملحوظة جدًا في الصورة. يعني ميل النظام أنه لا يمكننا رؤية الثقب الأسود الذي يخفي النجم عند رؤيته من الأرض. الائتمان: ESO / L. بنطال

عندما تقترب النجوم الضخمة من نهاية حياتها وتنهار تحت تأثير جاذبيتها ، تنشأ ثقوب سوداء ذات كتل نجمية. في نظام يدور فيه نجمان حول بعضهما البعض ، والمعروف باسم ثنائي ، تترك هذه العملية ثقبًا أسودًا يدور حول نجم مصاحب مضيء. إذا كان الثقب الأسود لا يصدر الكثير من الأشعة السينية ، فإن هذه الثقوب السوداء يتم ملاحظتها عادةً ويقال إنها “نائمة”.

يوضح المؤلف المشارك بابلو مارشانت من جامعة KU Leuven: “إنه أمر لا يصدق أننا لا نعرف أي ثقوب سوداء سلبية ، بالنظر إلى مدى شيوع اعتقاد علماء الفلك بوجودها”. تبلغ كتلة الثقب الأسود المكتشف حديثًا تسعة أضعاف كتلة شمسنا على الأقل ، ويدور حول نجم أزرق حار كتلته 25 ضعف كتلة شمسنا.

يصعب اكتشاف الثقوب السوداء السلبية نظرًا لقلة تفاعلها مع بيئتها. تقول جوليا بودنشتاينر ، الزميلة البحثية في ESO في ألمانيا: “منذ أكثر من عامين ، كنا نبحث عن مثل هذه الأنظمة الثنائية للثقوب السوداء”. “لقد شعرت بسعادة غامرة عندما سمعت عن VFTS 243 ، وهو في رأيي المرشح الأكثر إقناعًا الذي تم الإعلان عنه حتى الآن.”^[2]

على بعد حوالي 160 ألف سنة ضوئية ، يعد سديم الرتيلاء المضاء بشكل ساطع أكثر الميزات إثارة في سحابة ماجلان الكبيرة ، وهي مجرة ​​تابعة لمجرة درب التبانة. تُظهر هذه الصورة من تلسكوب المسح VLT في مرصد Paranal التابع لـ ESO في تشيلي المنطقة وبيئتها الغنية بتفاصيل كبيرة. إنه يكشف عن منظر كوني من مجموعات النجوم ، وغيوم الغاز المتوهجة والبقايا المتناثرة لانفجارات المستعر الأعظم. الائتمان: ESO

للعثور على VFTS 243 ، بحث التعاون في ما يقرب من 1000 نجم ضخم في منطقة سديم الرتيلاء في سحابة ماجلان الكبيرة ، بحثًا بشكل خاص عن الثقوب السوداء المصاحبة. نظرًا لوجود العديد من الاحتمالات البديلة ، من الصعب جدًا تحديد هؤلاء الرفاق بشكل قاطع على أنهم ثقوب سوداء.

“كباحث في القضاء على الثقوب السوداء المحتملة في السنوات الأخيرة ، أصبحت متشككًا جدًا في هذا الاكتشاف “، كما يقول شنار. ويشارك في هذا الشك كريم البدري ، المؤلف المشارك لمركز الفيزياء الفلكية | هارفارد وسميثسونيان في الولايات المتحدة ، والذي يسميه شنار” مدمر الثقب الأسود “.” عندما طلب مني دومر إعادة التحقق من النتائج التي توصل إليها ، كانت لدي شكوك. لكن لم أجد تفسيرًا معقولًا للبيانات المتعلقة بالثقب الأسود ، “يشرح البدري.

تُظهر هذه الصورة المركبة منطقة تشكل النجوم 30 Doratas ، والمعروفة أيضًا باسم سديم الرتيلاء. صورة الخلفية ، المأخوذة بالأشعة تحت الحمراء ، هي صورة مركبة: فهي تُظهر نجومًا ساطعة وضوءًا من تلسكوب ESO الكبير جدًا (VLT) وتلسكوب المسح المرئي والأشعة تحت الحمراء (VISTA) بواسطة أداة HAWK-I. السحب الوردية من الغاز الساخن. تظهر الخطوط الحمراء والصفراء الساطعة المتراكبة في الصورة المأخوذة من الملاحظات الراديوية التي التقطتها مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية / ما دون المليمتر (ALMA) مناطق من الغاز البارد الكثيف الذي ينهار ويشكل النجوم. أدى الهيكل الفريد الذي يشبه الويب لسحب الغاز إلى قيام علماء الفلك بتسمية السديم بالعنكبوت.
الائتمان: ESO ، ALMA (ESO / NAOJ / NRAO) / Wong et al. ، ESO / M.-R. مسح سحابة Cione / Vista Magellanic. الائتمان: وحدة المسح الفلكي في كامبريدج

يتيح هذا الاكتشاف للفريق نظرة ثاقبة فريدة للعمليات التي تتشكل بها الثقوب السوداء. يعتقد علماء الفلك أن الثقب الأسود ذو الكتلة النجمية يتكون من انهيار لب نجم ضخم يحتضر ، ولكن ما إذا كان هذا مصحوبًا بانفجار سوبر نوفا قوي أم لا يظل أمرًا غير مؤكد.

يوضح شنار: “يبدو أن النجم الذي أنتج الثقب الأسود في VFTS 243 قد انهار تمامًا ، مع عدم وجود علامة على انفجار سابق”. “الدليل على سيناريو” الانهيار المباشر “هذا لم يظهر إلا مؤخرًا ، لكن دراستنا تقدم أحد أكثر المؤشرات المباشرة. لها آثار هائلة على أصل عمليات اندماج الثقوب السوداء في الكون.”

https://www.youtube.com/watch؟v=XH3LzCPv2V8
في هذا الفيديو ، نترك مجرتنا الأصلية ونطير إلى سحابة ماجلان الكبيرة (LMC) ، وهي مجرة ​​تابعة.[{” attribute=””>Milky Way. The LMC is the home of one of the brightest known nebulae, the Tarantula Nebula, which was discovered in the mid-18th century. The Tarantula Nebula hosts the binary system VFTS 243, where this video eventually ends. The system might seem like a lone hot blue star, but the other component is in fact invisible to us: a black hole, weighing at least nine times the mass of our Sun, and about 200 000 times smaller than its stellar companion.

The black hole in VFTS 243 was found using six years of observations of the Tarantula Nebula by the Fibre Large Array Multi Element Spectrograph (FLAMES) instrument on ESO’s VLT.^[3]

على الرغم من لقب “ شرطة الثقب الأسود ” ، فإن الفريق يشجع البحث ويأمل في نشر أعمالهم اليوم (18 يوليو 2022). علم الفلك الطبيعيسوف يساعد في الكشف عن الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية الأخرى التي تدور حول النجوم الضخمة ، والتي من المتوقع وجود الآلاف منها في مجرة ​​درب التبانة وغيوم ماجلان.

ويختتم البدري بالقول: “أتوقع بالتأكيد من الآخرين في الميدان أن ينظروا بعناية في تحليلنا وأن يحاولوا إعداد نماذج بديلة”. “إنه مشروع مثير للغاية.”

https://www.youtube.com/watch؟v=Gc8Z3xphuXs
تُظهر هذه الرسوم المتحركة الشكل الذي سيبدو عليه النظام الثنائي VFTS 243 إذا نظرنا عن قرب ومن زاوية مختلفة عن تلك التي ننظر إليها من الأرض. يتكون النظام من نجم أزرق حار كتلته 25 مرة كتلة الشمس وثقب أسود ، وهي على الأقل تسعة أضعاف كتلة الشمس. لا تتسع أحجام المكونين الثنائيين: في الواقع ، النجم الأزرق أكبر بمقدار 200000 مرة من حجم الثقب الأسود. الائتمان: ESO / L. بنطال

ملحوظات

1. تم تنفيذ العمل من قبل فريق بقيادة Hugues Sana في معهد KU Leuven لعلم الفلك.
2. اشتملت دراسة منفصلة ، بقيادة لوران ماهي ، على العديد من نفس أعضاء الفريق وتم قبولها للنشر علم الفلك والفيزياء الفلكيةتقارير عن ثقب أسود واعد آخر مرشح للكتلة النجمية في نظام HD 130298 في مجرتنا درب التبانة.
3. تمتد الملاحظات المستخدمة في الدراسة حوالي ست سنوات: تحتوي على بيانات مسح الرتيلاء VLT Flames Flames (بقيادة كريس إيفانز ، مركز المملكة المتحدة لتكنولوجيا علم الفلك ، STFC ، المرصد الملكي ، إدنبرة ؛ الآن في وكالة الفضاء الأوروبية) من عامي 2008 و 2009 ، وبيانات إضافية جهاز الرتيلاء الثنائي الضخم مشروع (بقيادة Hues Sana ، KU Leuven) ، تم استلامه بين عامي 2012 و 2014.

معلومات اكثر

لاحظ “ثقب أسود هادئ للأشعة السينية ولد مع ركلة صغيرة جدًا في الثنائي الهائل لسحابة ماجلان الكبيرة” 18 يوليو 2022 ، علم الفلك الطبيعي.
DOI: 10.1038 / s41550-022-01730-y

تلقى البحث المؤدي إلى هذه النتائج تمويلًا من مجلس البحوث الأوروبي (ERC) في إطار برنامج البحث والابتكار التابع للاتحاد الأوروبي (Horizon 2020) (اتفاقية المنحة رقم 772225: MULTIPLES) (PI: Sana).

المجموعة د. Schöner (معهد علم الفلك ، K.U. لوفين ، بلجيكا [KU Leuven]؛ معهد أنطون بانيكوك الفلكي ، جامعة أمستردام ، أمستردام ، هولندا [API]) ، H. سناء (KU لوفين) ، L. ماهي (المرصد الملكي لبلجيكا ، بروكسل ، بلجيكا) ، ك. البدري (مركز الفيزياء الفلكية | هارفارد وسميثسونيان ، كامبريدج ، الولايات المتحدة الأمريكية [CfA]؛ جمعية زملاء هارفارد ، كامبريدج ، الولايات المتحدة الأمريكية ؛ معهد ماكس بلانك لعلم الفلك ، هايدلبرغ ، ألمانيا [MPIA])، P. Marchand (KU Leuven)، N. Langer (Argelander Institute for Astronomy at Bonn، Germany، Max Planck Institute for Radio Astronomy، Bonn، Germany [MPIfR])، C. Hawcroft (KU Leuven)، M. Fabry (KU Leuven)، K. Sen (Argelander-Institut für Astronomie der Universität Bonn، Germany، MPIfR)، LA Almeida (Universidade Federal do Rio Grande do Norte، Natal، Brazil Universidade do Estado do Rio Grande do Norte، Mossoró، Brazil)، M. Abdul-Masih (ESO، Santiago، Chile)، J. Bodensteiner (ESO، Garching، Germany)، P. Crowther (Department of Physics and Astronomy، University of شيفيلد ، المملكة المتحدة) ، م. كيلسي (ICREA ، برشلونة ، إسبانيا ؛ معهد Ciencias del Cosmos ، جامعة برشلونة ، برشلونة ، إسبانيا) ، M. كروماتسكي (المرصد الفلكي ، جامعة وارسو ، بولندا [Warsaw])، الخامس. Henault-Brunet (قسم علم الفلك والفيزياء ، جامعة سانت ماري ، هاليفاكس ، كندا) ، أ. Herrero (Instituto de Astrophysica de Canarias ، تينيريفي ، إسبانيا [IAC]؛ قسم الفيزياء الفلكية ، جامعة لا لاغونا ، تينيريفي ، إسبانيا [IAC-ULL])، A. De Kotter (KU Leuven، API)، P. Ivanek (Warsaw)، S. Kozlowski (Warsaw)، DJ Lennon (IAC، IAC-ULL)، J. Appel Korn (Centre for Astrobiology، CSIC-INTA، مدريد ، إسبانيا) ، P. Mroz (وارسو) ، AFJ Moffat (قسم الفيزياء ومعهد أبحاث الكواكب الخارجية ، جامعة مونتريال ، كندا) ، A. Picco (KU Leuven) ، P. Pietrukowicz (وارسو) و R. Poleski (وارسو) ) ، ك. Rybicki (وارسو وقسم فيزياء الجسيمات والفيزياء الفلكية ، معهد وايزمان للعلوم ، إسرائيل) ، FRN Schneider (معهد هايدلبرغ للدراسات النظرية ، هايدلبرغ ، ألمانيا). [HITS]؛ معهد الحوسبة الفلكية ، مركز علم الفلك في جامعة هايدلبرغ ، هايدلبرغ ، ألمانيا) ، د. Skowron (وارسو) ، J. Skowron (وارسو) ، I. سوسينسكي (وارسو) ، م. Szymanski (وارسو) ، S. Doonen (API) ، أ. أودالسكي (وارسو) ، ك. أولاسيك (قسم الفيزياء ، جامعة وارويكالمملكة المتحدة) ، JS Vink (مرصد Armagh والقبة السماوية ، المملكة المتحدة) ، و M. Wrona (وارسو).