يتم عرض البيانات الضوئية من تلسكوب هابل الفضائي ومسح سلون الرقمي للسماء مع ملاحظات الأشعة السينية التي تم جمعها بواسطة تلسكوب تشاندرا الفضائي ، كل منها يظهر SDSS J084905.51 + 111447.2 ، والذي يعتقد العلماء أنه اندماج ثلاثي الثقب الأسود.
(الصورة: © X-ray: NASA / CXC / George Mason Univ./R. Pfeifle et al. بصري: SDSS & NASA / STScI)
خذ ثلاثة من أضخم الأجسام في الكون ، وقم بتلطيفها والمجرات المحيطة بها معًا ، ومن المؤكد أن الألعاب النارية ستكون مذهلة - وربما في يوم من الأيام ، سيرى العلماء التصادم.
ذلك اليوم لم يأت بعد. ولكن الآن ، اقترب علماء الفلك من اكتشاف ما قد يكون الاستعداد لمثل هذا الاندماج الضخم: ثلاث مجرات ، كل منها يختبئ على الأرجح كتلة هائلة. الثقب الأسود في قلبهم ، كلهم في مسار تصادم يمكن أن يساعد العلماء على فهم لماذا يبدو الكون بالشكل الذي يبدو عليه.
"نظرًا لأن هذه الأنظمة نادرة جدًا ، فنحن لا نعرف الكثير عنها كثيرًا كمجموعة سكانية ، ولهذا السبب من المهم العثور على المزيد منها" ، ريان فايفل ، المؤلف الرئيسي لبحث جديد يصف النتائج وطلاب الدكتوراه في لعلم الفلك في جامعة جورج ماسون لموقع Space.com. "إذا تمكنا من العثور على المزيد ، يمكننا دراستها كمجتمع ونقول ،" حسنًا ، بشكل عام ، هذا ما تميل إليه هذه الأنظمة في التصرف ".
قد يبدو دمج الثقوب السوداء بمثابة أخبار قديمةلكن هذا الحدث ليس مثل التصادمات التي "سمعها" العلماء من خلال موجات الجاذبية في السنوات القليلة الماضية فقط. يتم إنتاج هذه الإشارات من قبل تصادم الثقوب السوداء قد يكون لكل منها على الأقل عشرات أضعاف كتلة شمسنا ، مثل قطرتين تندمجان بسهولة في سترة المطر.
كل من الثقوب السوداء الهائلة يشارك في البحث الجديد يحتوي على كتلة مئات الملايين من الشمس وتحيط به مجرات كاملة من النجوم والكواكب والأقمار. سيكون اصطدامهما مثل نهرين مستعجرين يكسران السد ويعيدان تشكيل المناظر الطبيعية بالفيضانات. مثل هذا الحدث من شأنه أن يخلق موجات جاذبية ، ولكن بطول لا يصدق بحيث لا تستطيع الكواشف الحديثة ببساطة الشعور بها.
ولكن هذه الأنواع من التفاعلات التي يعتقد الفلكيون أنها ضرورية لجعل الكون في ما يبدو عليه اليوم ، مرصع بالغموض الثقوب السوداء الهائلة. قال Shobita Satyapal ، مستشار Pfeifle والمؤلف المشارك والفيزيائي الفلكي في جامعة George Mason ، لموقع Space.com: "لا أحد يعرف حقًا كيف يمكنهم أن يصبحوا هائلين جدًا في وقت مبكر جدًا من تاريخ الكون". "إن إحدى أكثر الآليات إقناعاً حيث يمكنها النمو بسرعة هي من خلال عمليات اندماج المجرات هذه."
لذا ، أراد الباحثون محاولة اكتشاف مثل هذا الاندماج قبل حدوثه. وضع محللو البيانات المتطوعون علامة على مجموعة من الأهداف بناءً على قياسات ضوء الأشعة تحت الحمراء كمواقع محتملة حيث تتصادم مجرتان ناضجتان.
وقال ساتيابال "قررنا البحث عن تغذية الثقوب السوداء باستخدام تقنيات لم يسبق استخدامها من قبل ، تقنيات حساسة للتعتيم". "إنه نوع من نهج جديد للبحث عن هذه الثقوب السوداء المغذية باستخدام أدوات لم يتم استخدامها تقليديًا في هذه التفاعلات المتأخرة."
جمع الفريق وراء البحث الجديد ملاحظات إضافية لهذه الأماكن باستخدام مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لناسا. يأمل العلماء في أن تكشف البيانات الإضافية عن وجود ثقب أسود فائق الكتلة في المادة وبصق أشعة سينية في قلب كل مجرة في أزواج الدمج هذه. يعد إدخال الأشعة السينية أمرًا مهمًا ، حيث أن هذه الأشياء مغمورة في غيوم من الغبار والغاز والتي تمنع أنواعًا أخرى من الضوء.
لكن اتضح أن زوجًا واحدًا لم يكن شيئًا كهذا - ومن هنا جاء البحث الجديد. يُعرف النظام المستهدف رسميًا باسم SDSS J084905.51 + 111447.2 ، ولكن دعنا بالتأكيد لا نطلق عليه ذلك. النسخة المختصرة من اسمها هي SDSS J0849 + 1114 ؛ دعنا لا نطلق عليه ذلك أيضًا. هل يمكننا فقط تسميتها بالثلاثي؟ شكرا جزيلا.
على أي حال ، انضم Pfeifle إلى المشروع لتحليل ملاحظات شاندرا الثلاثي والاندماجات المحتملة الأخرى. في المرة الأولى التي نظر فيها في البيانات الثلاثية ، بدا واعدًا مثل الثنائيات المحتملة الأخرى. فقط عندما أعاد النظر في البيانات أدرك أن شيئًا مختلفًا.
قال بفيفل: "عندما نظرت للتو إلى صورة الأشعة السينية ، لم أكن أدرك في الواقع أنها ثلاثة مصادر للأشعة السينية لمجرد أنني طالب ساذج شاب خريج". لكنه أضاف بعد ذلك بيانات بصرية حول المنطقة أيضًا. "عندما اصطفتها ، فجأة نقرت الأشياء وقلت ،" أوه ، انتظر ثانية ، هذا شيء مريب يحدث هناك. "كانت النتيجة هاجسًا لمدة عامين لتحديد ما إذا كان هناك بالفعل ثلاثة مجرات مدمجة فائقة الثقب مدمجة .
(لقد لفت الثلاثي أيضًا باحثين آخرين. كما خلص فريق منفصل من العلماء إلى أن الثلاثي من المحتمل أن يتصادم ثلاث مجرات سوداء فائقة الكتلة تصادم ، بناءً على بعض التداخل وبعض البيانات الفريدة. تحليلهم إلى خادم الطباعة المسبقة arXiv.org في يوليو ورفضت مقابلة مع Space.com في ذلك الوقت لأنها كانت قيد المراجعة من قبل النظراء للنشر. وقال ساتيابال "لقد توصلوا إلى نتيجة مماثلة" ، مضيفًا أن فريقهم بدأ في تدوين نتائجهم في فبراير. "من الجميل أن نرى أن هناك تأكيدا.")
يفترض بحث Pfeifle و Satyapal أن الثلاثي هو ثلاث مجرات ربما تتصادم - على الرغم من أنه يمكنهم ببساطة رعي بعضهم البعض ، وليس قريبًا بما يكفي ليغرق في دوامة نهائية. إذا كان اندماجًا حقيقيًا ، فلا يمكن للعلماء التأكد تمامًا من مدى الاصطدام الهائل على الرغم من أنه من البداية إلى النهاية ، من المحتمل أن يستغرق هذا الاندماج حوالي مليون سنة.
تتراوح المجرات في الوقت الحالي بين 11000 و 23800 سنوات ضوئية بصرف النظر عن بعضها البعض. يخفي أحد الثلاثي بالتأكيد ثقبًا أسودًا شديد التغذية في مركزه ؛ وقال الباحثون إن الاثنين الآخرين يبدو أنهما كذلك ، لكنهما لا يظهران نفس الإشارة الواضحة مثل الأولى.
على العكس من ذلك ، قد تكون أنظمة مثل Triple أكثر إفادة من الأزواج التي كان الفريق يصطادها بالفعل. يمكن لعمليات الاندماج المكونة من جزأين الزحف على طولها ، مما يستغرق وقتًا أطول من عمر الكون للانضمام ، ولكن يبدو أن وجود مجرة ثالثة من المحتمل أن يدفع الاصطدام على طول ، بناءً على المحاكاة التي قام بها العلماء لمثل هذه الأحداث.
تقترح هذه المحاكاة أيضًا ما يمكن أن يصبح من الثلاثي إذا كان تتصادم المجرات يومًا ما. وقال ساتيابال "ستظل هناك مجرة نوعا من حطام القطار في البداية." يمكن لديناميكيات الاصطدام أن تشوه المجرات الفردية التي ربما تكون قد بدأت ، على سبيل المثال ، في شكل دوامات دقيقة من النجوم مثل درب التبانة الخاصة بنا ، إلى شيء لا يمكن التعرف عليه.
وقال ساتيابال: "نعتقد أن هذه الاندماجات ، فهي لا تنمو الثقب الأسود فقط ، ولكنها في الواقع تحول مجرة قرص إلى مجرات إهليلجية عملاقة". "لديك كرة كبيرة من النجوم ذات ثقب أسود هائل."
يوصف البحث في ورقة تم نشره في 7 أغسطس على خادم قبل الطباعة arXiv.org وقُبل للنشر في مجلة الفيزياء الفلكية.
- عالم الأشعة السينية لدينا: صور مذهلة بواسطة مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لناسا
- شاهد جوار الأشعة السينية لأول صورة ثقب أسود على الإطلاق في عرض تلسكوب الفضاء هذا
- وكالة ناسا تكشف عن مناظر كونية مذهلة مع مرور 20 عامًا على مرصد شاندرا للأشعة السينية
