تحدث عن حي قاس! حتى الثقوب السوداء غير مرحب بها في المجرة CID-42 ، التي تقع على بعد حوالي 4 مليارات سنة ضوئية من الأرض. وجد علماء الفلك الذين يستخدمون مرصد شاندرا للأشعة السينية دليلًا قويًا على خروج ثقب أسود هائل من هذه المجرة ، بسرعة تصل إلى عدة ملايين من الكيلومترات في الساعة. تحدث هذه الظاهرة ، المعروفة باسم الثقب الأسود المرتد ، بسبب 'ركلة' موجة الجاذبية من اندماج ثقبين أسودين.
في حين أن هذا الحدث من المحتمل أن يكون نادرًا ، إلا أنه قد يعني أنه قد يكون هناك ثقوب سوداء عملاقة تتجول دون أن يتم اكتشافها في المساحات الشاسعة بين المجرات.
قالت لورا بليتشا من مركز هارفارد للفيزياء الفلكية ، وهي مؤلفة مشاركة في دراسة جديدة: 'ستكون هذه الثقوب السوداء غير مرئية لنا ، لأنها استهلكت كل الغاز المحيط بها بعد طردها من مجرتهم الأصلية.'
كشفت الدراسات السابقة في CID-42 عن مصدر ساطع للأشعة السينية من المحتمل أن يكون ناتجًا عن مادة شديدة التسخين حول واحد أو أكثر من الثقوب السوداء الهائلة. ومع ذلك ، لم يتمكن علماء الفلك من تمييز ما إذا كانت الأشعة السينية قد جاءت من أحد المصدرين البصريين أو كليهما لأن شاندرا لم يتم توجيهها مباشرة إلى CID-42 ، مما أعطى مصدرًا للأشعة السينية أقل حدة من المعتاد.
تساعد البيانات الجديدة في توضيح أن الأشعة السينية كانت تأتي من أحد المصادر فقط. يعتقد الفريق أنه عندما اصطدمت مجرتان ، اصطدمت الثقوب السوداء الهائلة في مركز كل مجرة أيضًا. ثم اندمج الثقبان الأسودان لتشكيل ثقب أسود واحد ارتد عن موجات الجاذبية الناتجة عن الاصطدام ، مما أعطى الثقب الأسود المدمج حديثًا ركلة كبيرة بما يكفي للهروب في النهاية من المجرة.
قالت فرانشيسكا سيفانو من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA): 'من الصعب تصديق إمكانية تحريك ثقب أسود هائل تزن ملايين المرات كتلة الشمس ، ناهيك عن طرده من المجرة بسرعة هائلة'. ) ، الذي قاد الدراسة الجديدة. 'لكن هذه البيانات الجديدة تدعم فكرة أن موجات الجاذبية - تموجات في نسيج الفضاء تنبأ بها ألبرت أينشتاين لأول مرة ولكن لم يتم اكتشافها بشكل مباشر - يمكن أن تمارس قوة شديدة للغاية.'
منذ ما يقرب من قرن من الزمان ، صاغ ألبرت أينشتاين مجموعة المعادلات الحديثة - النسبية العامة - التي تستخدم لوصف الجاذبية.
قال المؤلف المشارك آفي لوب من مركز هارفارد للفيزياء الفلكية: 'معادلات أينشتاين معقدة للغاية لدرجة أننا كنا قادرين على حلها بدقة قبل بضع سنوات فقط من أجل نظام بسيط نسبيًا من ثقبين أسودين في مدار محدد'. يتشكل مثل هذا النظام بشكل طبيعي نتيجة الاندماج بين مجرتين ، كل منهما تحتوي على ثقب أسود واحد في مركزها. يُظهر الحل الدقيق لمعادلات أينشتاين ، الذي تم الحصول عليه باستخدام خوارزميات حاسوبية متطورة ، أن الثقبين الأسودين يندمجان في ثقب أسود واحد يتم دفعه في اتجاه مفضل مثل الصاروخ بسبب الانبعاث الاتجاهي لموجات الجاذبية التي تكون بمثابة المادة الخارجة من عادم الصواريخ '.
إذا تم إنتاج CID-42 بالفعل من خلال هذه الآلية ، فإنه يوفر أول عملية تحقق من صحة معادلات أينشتاين في النظام غير المكتشف للجاذبية القوية الديناميكية ، المسؤولة عن ركلات الموجات الثقالية.
قدمت البيانات الإضافية من Magellan الأرضية والتلسكوبات الكبيرة جدًا في تشيلي طيفًا يشير إلى أن المصدرين في CID-42 يتباعدان بسرعة لا تقل عن 5 ملايين كيلومتر في الساعة (3 ملايين ميل في الساعة).
هناك تفسيران محتملان آخران لما يحدث في CID-42. قد ينطوي أحدهما على مواجهة بين ثلاثة ثقوب سوداء فائقة الكتلة ، مما يؤدي إلى إخراج الأخف وزنا منها. فكرة أخرى هي أن CID-42 يحتوي على ثقبين أسودين فائق الكتلة يتصاعدان باتجاه بعضهما البعض ، بدلاً من أن يتحرك أحدهما بعيدًا بسرعة.
سيتطلب كلا التفسرين البديلين وجود ثقب واحد على الأقل من الثقوب السوداء الهائلة ليكون محجوبًا للغاية ، حيث لوحظ مصدر واحد فقط من الأشعة السينية الساطعة. وبالتالي فإن بيانات شاندرا تدعم فكرة ارتداد الثقب الأسود بسبب موجات الجاذبية.
ستظهر هذه النتائج في عدد 10 يونيو من مجلة الفيزياء الفلكية.
اقرأ أوراق الفريق:
ملاحظات شاندرا عالية الدقة لـ CID-42 ، وهو مرشح ارتداد SMBH
القيود على طبيعة CID-42: ارتداد ركلة أو زوج ثقب أسود هائل؟