اكتشف علماء الفلك الذين يستخدمون التلسكوب الراديوي للمصفوفة الكبيرة جدًا (VLA) التابع لمؤسسة العلوم الوطنية لدراسة أبعد الكوازار المعروف دليلًا محيرًا قد يجيب على سؤال كوني طويل الأمد يتعلق بالدجاجة والبيضة: أيهما أتى أولاً ، الثقوب السوداء الهائلة أم المجرات العملاقة؟
لسنوات ، لاحظ علماء الفلك وجود علاقة مباشرة بين كتلة الثقب الأسود المركزي فائق الكتلة في المجرة والكتلة الإجمالية 'لانتفاخ' النجوم في قلب المجرة. كلما زاد حجم الثقب الأسود ، زادت كتلة الانتفاخ. تكهن العلماء على نطاق واسع حول ما إذا كان الثقب الأسود أو الانتفاخ النجمي قد تشكل أولاً. في الآونة الأخيرة ، اقترحت بعض النظريات أن الاثنين قد يتشكلان في وقت واحد.
ومع ذلك ، فإن ملاحظات VLA الجديدة للكوازار والمجرة المضيفة لها كما كانت عندما كان عمر الكون أقل من مليار سنة تشير إلى أن المجرة الفتية بها ثقب أسود هائل ولكن لا يوجد انتفاخ هائل للنجوم.
'وجدنا كمية كبيرة من الغاز في هذه المجرة الفتية ، وعندما نضيف كتلة هذا الغاز إلى كتلة الثقب الأسود ، فإنها تضيف ما يقرب من الكتلة الكلية للنظام بأكمله. قال كريس كاريلي ، من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO) ، في سوكورو ، نيو مكسيكو: 'تشير ديناميكيات المجرة إلى أنه لم يتبق الكثير من الكتلة لتعويض حجم الانتفاخ النجمي الذي تنبأت به النماذج الحالية'.
درس العلماء كوازارًا أُطلق عليه اسم J1148 + 5251 ، وهو أبعد ما يُعثر عليه حتى الآن في أكثر من 12.8 مليار سنة ضوئية. تم اكتشاف J1148 + 5251 في عام 2003 من خلال مسح Sloan الرقمي للسماء ، وهي مجرة شابة ذات نواة كوازار ساطعة كما كانت عندما كان عمر الكون 870 مليون سنة فقط. يبلغ عمر الكون الآن 13.7 مليار سنة.
بتوجيه VLA عند J1148 + 4241 لمدة 60 ساعة تقريبًا ، تمكن الباحثون من تحديد كمية الغاز الجزيئي في النظام. بالإضافة إلى ذلك ، كانوا قادرين على قياس حركات هذا الغاز ، وبالتالي تقدير الكتلة الكلية لنظام المجرة. أنتجت دراسات سابقة للنظام تقديرات بأن الثقب الأسود كان من 1 إلى 5 مليارات ضعف كتلة شمسنا.
تشير ملاحظات VLA الجديدة إلى وجود حوالي 10 مليارات كتلة شمسية من الغاز الجزيئي في النظام ، وأن الكتلة الإجمالية للنظام هي 40-50 مليار كتلة شمسية. وهكذا فإن الغاز والثقب الأسود مجتمعين يمثلان 11-15 مليار كتلة شمسية من هذا المجموع.
تشير النسبة المقبولة إلى أن ثقبًا أسود بهذه الكتلة يجب أن يكون محاطًا بانتفاخ نجمي يبلغ عدة تريليونات من الكتل الشمسية. يُظهر قياسنا الديناميكي أنه لم يتبق الكثير من الكتلة ، باستثناء الثقب الأسود والغاز ، لتشكيل انتفاخ نجمي. قال فابيان والتر ، من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الإشعاعي في هايدلبرغ بألمانيا ، والذي كان زميلًا في Jansky لما بعد الدكتوراه في NRAO في سوكورو عندما تم إجراء الملاحظات ، إن هذا يوفر دليلًا على أن الثقب الأسود يتشكل قبل الانتفاخ النجمي.
'أحد الأمثلة بالتأكيد لا يصنع الحالة ، ولكن في هذا الكائن لدينا على ما يبدو مثالًا لثقب أسود بدون الكثير من الانتفاخ النجمي. الآن نحن بحاجة إلى إجراء دراسات مفصلة عن المزيد من هذه الأجسام في الكون البعيد البعيد '، قال كاريلي. وأضاف كاريلي: 'مع الحساسية المحسّنة بشكل كبير لـ VLA الموسع و Atacama Large Millimeter Array (ALMA) ، والتي ستظهر في غضون بضع سنوات ، سيكون لدينا الأدوات التي نحتاجها لحل هذا السؤال نهائيًا'.
قال والتر: 'إن مثل هذه الدراسات هي المفتاح لفهم كيفية تشكل المجرات لأول مرة'.
عمل والتر وكاريلي مع فرانك بيرتولدي وكارل مينتين من معهد ماكس بلانك في بون ؛ بيير كوكس من معهد الفيزياء الفلكية الفضائية بجامعة باريس الجنوب ؛ فريد ك. Lo من NRAO في شارلوتسفيل ، فيرجينيا ؛ زياهوي فان من مرصد ستيوارد بجامعة أريزونا ؛ ومايكل شتراوس من جامعة برينستون حول المشروع. يتم نشر نتائج أبحاثهم في مجلة Astrophysical Journal Letters.
المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي هو مرفق تابع لمؤسسة العلوم الوطنية ، ويتم تشغيله بموجب اتفاقية تعاونية من قبل Associated Universities، Inc.
المصدر الأصلي: بيان صحفي لـ NRAO
