يكتشف جايا عائلة جديدة من الثقوب السوداء

مجموعة جديدة من الثقوب السوداء

باستخدام بيانات من مهمة Gaia التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية ESA ، اكتشف علماء الفلك أكثر من ذلك قريب جدا لكن ثاني أقرب ثقب أسود إلى الأرض. تقع الثقوب السوداء ، Gaia BH1 و Gaia BH2 ، في مجرة ​​Ophiuchus على بعد 1560 سنة ضوئية ومجرة Centaurus على بعد 3800 سنة ضوئية ، على التوالي. بالمصطلحات المجرية ، هذه الثقوب السوداء موجودة في الفناء الخلفي الكوني.

تم اكتشاف ثقبين أسودين من خلال دراسة حركة النجوم المصاحبة لهما. تشير “القفزة” الغريبة في حركة النجوم في السماء إلى أنها تدور حول جسم أكبر بكثير. في كلتا الحالتين ، تكون الأجسام أكبر بعشر مرات من كتلة شمسنا. تم استبعاد التفسيرات الأخرى لهذه المرافق الضخمة ، مثل أنظمة النجوم الثنائية ، لأنها لا تصدر أي ضوء.

حتى وقت قريب ، تم اكتشاف جميع الثقوب السوداء المعروفة لعلماء الفلك عن طريق انبعاث الضوء – عادة في الأشعة السينية وأطوال موجات الراديو – التي تنتجها المادة المتساقطة. الثقوب السوداء الجديدة سوداء حقًا ولا يمكن اكتشافها إلا من خلال تأثيرات الجاذبية. مسافات النجوم إلى الثقب الأسود ومدارات النجوم من حولها أطول بكثير من مسافات الأنظمة الثنائية المعروفة للثقوب السوداء والنجوم. هذه الأزواج القريبة من الثقوب السوداء والنجوم ، والمعروفة باسم ثنائيات الأشعة السينية ، شديدة السطوع في ضوء الأشعة السينية والراديو ، مما يسهل اكتشافها. لكن النتائج الجديدة تشير إلى أن الثقوب السوداء أكثر شيوعًا في الثنائيات الضخمة.

“ما يميز هذه المجموعة من الثقوب السوداء الجديدة عما نعرفه بالفعل هو أنها منفصلة بشكل كبير عن النجوم المصاحبة لها. هذه الثقوب السوداء لها تاريخ تكوين مختلف تمامًا عن ثنائيات الأشعة السينية ،” يوضح كريم البدري ، مكتشف الثقوب السوداء الجديدة وباحث في مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في الولايات المتحدة. في هايدلبرغ ، ألمانيا.

حركة بلايين النجوم

تم اكتشاف الثقوب السوداء باستخدام بيانات Gaia. يقيس Gaia بدقة مواقع وحركات بلايين النجوم. يمكن أن توفر حركة النجوم ضد السماء أدلة أساسية حول الأجسام التي تمارس قوة الجاذبية على هذه النجوم. تتضمن هذه الكائنات نجومًا وكواكب خارجية وثقوبًا سوداء أخرى.

يقول تيمو بروستي Timo Brusti ، عالم مشروع Gaia في وكالة الفضاء الأوروبية: “إن دقة بيانات جايا ضرورية لهذا الاكتشاف. فهي تكتشف التذبذب الصغير للثقوب السوداء أثناء دورانها حول نجمها المصاحب. ولا يمكن لأداة أخرى إجراء مثل هذه القياسات”.

قدم Gaia قياسات دقيقة للحركة في ثلاثة اتجاهات ، ولكن لفهم كيفية ابتعاد النجوم عنا بدقة أكبر ، كانت هناك حاجة إلى قياسات سرعة شعاعية إضافية. قدمت المراصد الأرضية هذه الثقوب السوداء المكتشفة حديثًا ، وهذا قدم الدليل الأخير لاستنتاج علماء الفلك أنهم وجدوا ثقوبًا سوداء.

الثقوب السوداء غير المرئية

الثقوب السوداء غير مرئية في الغالب. عندما تسقط المواد عليها ، يمكن أن ينبعث منها الضوء في الراديو والأشعة السينية. بالنسبة لثقب جايا الأسود الثاني ، بحث مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لوكالة ناسا وتلسكوب ميركات الراديوي في جنوب إفريقيا عن هذا الضوء ، لكنهم لم يعثروا على أي إشارة.

“على الرغم من أننا لم نكتشف أي شيء ، فإن هذه المعلومات ذات قيمة لا تصدق لأنها تخبرنا كثيرًا عن البيئة المحيطة بالثقب الأسود. تأتي الكثير من الجسيمات من النجم المرافق في شكل رياح نجمية. ولكن بما أننا لا نفعل ذلك” عندما ترى أي ضوء راديو ، يخبرنا أن الثقب الأسود ليس آكلًا ضخمًا وأن العديد من الجسيمات لم تعبر أفق الحدث. لا نعرف السبب ، لكننا نريد أن نعرف! تقول إيفيت سينديس ، من ساعد في اكتشاف الثقب الأسود الثاني وهو عالم فلك في مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية في الولايات المتحدة.

لا يصدر النوع الجديد من الثقب الأسود أي ضوء ، مما يجعلها غير مرئية عمليًا ، ربما لأنها بعيدة جدًا عن النجوم المصاحبة لها. يمتلك كل من Gaia BH1 و Gaia BH2 المدارات الأكثر تفريقًا بين جميع الثقوب السوداء المعروفة ، مما يجعلها أقرب الثقوب السوداء المعروفة إلى الأرض ، مما يشير إلى وجود العديد من الثقوب السوداء المماثلة التي تنتظر اكتشافها في ثنائيات ضخمة.

“هذا مثير للغاية لأنه يشير إلى أن هذه الثقوب السوداء في المدارات الواسعة شائعة بالفعل في الفضاء – أكثر شيوعًا من الثنائيات القريبة من الثقب الأسود. لكن المشكلة تكمن في العثور عليها. والخبر السار هو أن Gaia لا يزال يأخذ البيانات ، و سيحتوي إصدار البيانات التالي (في عام 2025) على العديد من هذه النجوم مع رفقاء غامضين من الثقوب السوداء “، يوضح إيفيت.

سيعتمد إصدار بيانات Gaia التالي على 66 شهرًا من الملاحظات وسيحتوي على معلومات محدثة حول مدارات النجوم. في غضون ذلك ، سينشغل علماء الفلك بمحاولة معرفة مصدر هذه الثقوب السوداء الضخمة.

يقول كريم البدري: “كنا نشك في وجود ثقوب سوداء في أنظمة ضخمة ، لكننا لم نكن نعرف كيف تشكلت. يعني اكتشافهم أننا بحاجة إلى مراجعة نظرياتنا حول تطور أنظمة النجوم الثنائية ، لأنه لا يزال من غير الواضح كيف تتشكل هذه الأنظمة “.

يقول عضو الفريق تشيفي ماساي من جامعة تل أبيب: “طور اتحاد معالجة وتحليل البيانات في Gaia طرقًا لتحديد الثنائيات الفلكية مع رفقاء صغار. نتوقع تقديم عينة جيدة من المرشحين في إصدار بيانات Gaia القادم”. يتطلع المجتمع إلى الأمام .

ملاحظات للمعلمين:
نُشر كتاب “عملاق أحمر يدور حول ثقب أسود” لكريم البدري وآخرون في الإخطارات الشهرية للجمعية الملكية الفلكية (MNRAS). https://academic.oup.com/mnras/article-abstract/521/3/4323/7093135.

“صورة الأسبوع: اكتشاف أول ثقب أسود في Gaia: Gaia BH1” بقلم Tineke Roegiers.

في 13 يونيو 2022 ، نشرت Gaia ، لأول مرة ، نتائج معالجتها غير النجمية. ال مسح Gaia Binary Star لقد تجاوزت كل الأعمال المتعلقة بالنجوم الثنائية في القرنين الماضيين. تم اكتشاف هذين الثقبين الأسودين من خلال فحص حلين من هذا الكتالوج المكون من 813000 نظام نجمي ثنائي. من المتوقع أن يؤدي إصدار بيانات Gaia إلى زيادة دقة حلول النجوم الأربعة ، مما يكشف عن العديد من المرشحين الأكثر إثارة للمتابعة.

للمزيد من المعلومات الرجاء الاتصال:
العلاقات الإعلامية ESA
البريد الإلكتروني: [email protected]