تأتي الثقوب السوداء في حجمين على الأقل: صغير وكبير. تتكون الثقوب السوداء الصغيرة من النجوم. عندما يصل نجم كبير إلى نهاية حياته ، فإنه ينتهي عادةً بمتعرج أعظم. ثم ينهار اللب المتبقي تحت ثقله ، مكونًا ثقبًا أسود أو نجمًا نيوترونيًا. الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية الصغيرة عادة ما تكون عشرات من الكتل الشمسية. توجد ثقوب سوداء كبيرة في مراكز المجرات. هذه الثقوب السوداء الهائلة يمكن أن تكون الملايين أو المليارات من الكتل الشمسية. تشكلوا خلال الكون المبكر وأطلقوا تشكيل وتطور المجرات من حولهم.
أحجام الثقوب السوداء المعروفة. الائتمان: NASA / JPL-Caltech
لكن ربما تأتي الثقوب السوداء أيضًا في المتوسط. هؤلاء ثقوب سوداء متوسطة الكتلة (IMBHs) قد تنمو من الاندماجات السريعة للثقوب السوداء ذات الكتل النجمية ، وستكون مئات أو آلاف الكتل الشمسية. ساد الاعتقاد منذ فترة طويلة أن الثقوب السوداء متوسطة الكتلة يمكن أن تتشكل في قلوب الحشود الكروية.
العناقيد الكروية هي عناقيد نجمية كثيفة تحتوي عادةً على مئات الآلاف من النجوم. تشكلت في بداية تاريخ الكون وقد تكون أقدم من المجرات نفسها. نظرًا لأن العناقيد الكروية مكتظة بكثافة ، فغالبًا ما يكون لنجومها مواجهات قريبة. تميل هذه الذبابات إلى دفع النجوم الأصغر والأقل ضخامة نحو المناطق الخارجية للعناقيد ، والنجوم الأكثر ضخامة نحو المركز. وبالتالي ، من الممكن أن تندمج النجوم الموجودة في قلب الكتلة الكروية لتكوين ثقب أسود متوسط الكتلة.
ومع ذلك ، من الصعب إثبات وجود IMBHs. العناقيد الكروية كثيفة لدرجة يصعب معها دراسة مناطقها المركزية. وإذا كانت العناقيد الكروية تحتوي على ثقوب سوداء وسيطة ، فهي قديمة جدًا بحيث لا تكون نشطة جدًا ، لذلك لا يمكننا التعرف عليها بأشياء مثل النفثات. نتيجة لذلك ، لدينا عدد قليل فقط من المرشحين المحتملين لـ IMBHs. درس فريق مؤخرًا العنقود الكروي NGC 6397 ، وهو أقرب عنقود إلى الأرض. ما وجدوه كان مفاجئًا إلى حد ما.
تظهر فجوة في السرعات المدارية عدم وجود IMBH. الائتمان: Vitral & Mamon
نظرًا لأن الكتلة الكروية كثيفة جدًا ، فقد نظر الفريق في أطياف الخط من العنقود لتحديد حركة النجوم في العنقود. عندما تدور النجوم حول لب الكتلة الكروية ، فإن حركتها بالنسبة إلى الأرض تتسبب في تحول أطيافها الخطية بسبب تأثير دوبلر. حتى بدون مراقبة النجوم الفردية ، يمكن للفريق الحصول على توزيع إحصائي لحركتها.
إذا كان هناك ثقب أسود متوسط الكتلة في مركز NGC 6397 ، فيجب توزيع السرعات النجمية بشكل موحد ، بحيث تدور النجوم المركزية بشكل أسرع من تلك الموجودة على الأطراف. بدلاً من ذلك ، وجد الفريق فجوة ديناميكية في الحركة النجمية. يشير هذا إلى فكرة عدم وجود كتلة مركزية في الكتلة. بدلاً من ذلك ، من المحتمل أن تكون المنطقة الوسطى مليئة بالأقزام البيضاء والنجوم النيوترونية والثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية.
بينما قد تحتوي العديد من الحشود الكروية على ثقب أسود متوسط ، فإننا نعلم الآن أن هذا ليس هو الحال دائمًا. تُظهر هذه الدراسة الأخيرة أن ديناميكيات تكوين الثقب الأسود معقدة ، ولا يزال لدينا الكثير لنتعلمه.
المرجعي:فيترال وإدواردو وجاري أ مامون. ' هل تحتوي NGC 6397 على ثقب أسود متوسط الكتلة أم عنقود فرعي داخلي أكثر انتشارًا؟ 'علم الفلك والفيزياء الفلكية646 (2021): A63.
