إن الثقوب السوداء الهائلة الهائلة الموجودة في مركز كل مجرة على ما يبدو هي من بين أكثر الأشياء الرائعة والأكثر تطرفاً المعروفة في علم الفلك وعلم الكونيات الحديث. مع جماهير تتجاوز الملايين ، وأحيانًاالملياراتمن المستحيل تقريبًا فهم الحجم الاستثنائي لهذه اللويياتان السماوية. أحد أكبر الألغاز في الفيزياء الفلكية الحديثة هو الإجابة عن كيفية بدء مثل هذه الأجسام الضخمة. في خبر صحفى نُشر في العاشر من مارس ، يقترح الباحثون أن أصول الثقوب السوداء فائقة الكتلة قد تكمن في النجوم المنقرضة منذ فترة طويلة ، مع وجود كتل تفوق بكثير النجوم الأكثر ضخامة في الكون الحديث. لا يقترحون وجود مثل هذه العمالقة فحسب ، بل يقترحون أيضًا أنهم وجدوا طريقة لاكتشاف مجموعة فرعية معينة من هذه النجوم. هذا الاختراق بفضل صديقنا القديم ، نظرية النسبية العامة لأينشتاين.
تزن أضخم النجوم في الكون اليوم 150 كتلة شمسية . يُعتقد أن النجوم البدائية فائقة الكتلة هي أصل أو بذرة الثقوب السوداء الهائلةأوامر من حجمأكثر ضخامة. نحن نتحدث في نطاق الكتلة الشمسية 10000-100000! عندما تدخل النجوم في هذا النظام الكتلي ، يختلف سلوكها بشكل ملحوظ عن سلوك النجوم الأكثر حداثة وذات الكتلة المتواضعة.
نموذج يوضح سلوك المستعر الأعظم المتوقع لنجم فائق الكتلة.Credit Dr. Ke-Jung Chen، ASIAA
عندما تحترق هذه النجوم الضخمة في نهاية حياتها ، تكون الجاذبية قوية جدًا لدرجة أنها يمكن أن تنهار مباشرة في ثقب أسود دون انفجارات السوبرنوفا المذهلة التي نربطها بالموت الهائل للنجوم اليوم. هذا يمثل مشكلة حقيقية عندما يتعلق الأمر باكتشاف هذه الأحداث. من الواضح أن الثقوب السوداء مظلمة ، وبدون مستعر أعظم لامع مميز ، فإن هذه النجوم المتطرفة ستصبح غير قابلة للكشف بشكل أساسي. ضع في اعتبارك أنه نظرًا لأن هذه النجوم كانت موجودة فقط لفترة قصيرة خلال المراحل الأولى من تكوين المجرات في الكون الشاب. يمكننا فقط رؤية أحيائهم من خلال النظر على بعد بلايين السنين الضوئية ، وبالتالي بلايين السنين في الماضي.
لقد تحدثت مع أحد الباحثين الرئيسيين حول الحل العبقري النسبي لهذا اللغز الذي يبدو غير قابل للحل. الدكتور كي جونغ تشين معهد أكاديميا سينيكا لعلم الفلك والفيزياء الفلكية في تايبيه ، تايوان ، علق على 'بقعة جميلة' في كتلة هذه النجوم تم الكشف عنها من خلال النمذجة المكثفة.
نموذج مستعر أعظم آخر أطلق عليه الدكتور تشين اسم 'نجم العقل'. الائتمان الدّكتور Ke-Jung Chen، ASIAA
'أظهر النموذج أنه عند حوالي 55000 كتلة شمسية ، كان هناك سلوك مثير جدًا للاهتمام بسبب النسبية العامة.' أوضح تشين ، '... لأن أينشتاين يقول طاقةكل شىء،تساهم الفوتونات والغاز وما إلى ذلك في مجال الجاذبية. يبدأ الضغط في المساهمة في مجال الجاذبية ... يبدأ تفاعلًا نوويًا عنيفًا ثم يطلق كمية كبيرة من الطاقة وانفجار مستعر أعظم '.
ومضى الدكتور تشين ليشرح أن هذا يحدث فقط في البقعة الرائعة المكونة من 55000 كتلة شمسية. أقل من ذلك والمساهمة النسبية قليلة جدًا للتسبب في ردود الفعل النووية العنيفة. المزيد والجاذبية شديدة لدرجة أن كل شيء ينتهي داخل الثقب الأسود وكل ما نراه هو الظلام. مع وجود بلايين من المجرات على حافة الكون المرئي ، فمن المحتمل بشكل لا يصدق أنه يجب على الأقل اكتشاف بعض من هذه المستعرات الأعظمية التي تبلغ 55000 كتلة شمسية.
سؤال آخر يتبادر إلى الذهن فورًا عند التفكير في هذه النجوم العملاقة البدائية: لماذا لا نرى نجومًا بهذا الحجم في الكون الحديث؟
الثقوب السوداء الهائلة مثل تلك الموجودة في مركز المجرة M87 (في الصورة أعلاه من ملاحظات تلسكوب أفق الحدث الشهير لعام 2019) هي ملايين أو بلايين المرات من كتلة الشمس. يمكن تفسير أصولهم الغامضة بالنجوم البدائية فائقة الكتلة في بدايات الكون. الائتمان: Event Horizon Telescope Collaboration
'نعتقد أن نجمًا فائق الكتلة لا يمكن أن يتشكل إلا في بدايات الكون. هذا بسبب المعادن ، أي عناصر أخرى غير الهيدروجين والهيليوم. في الانفجار العظيم ، لدينا فقط الهيدروجين والهيليوم وكمية ضئيلة من الليثيوم. ليس لدينا الكربون والأكسجين والعناصر اللازمة لصنع الحياة ، وما إلى ذلك لأن هذه العناصر (المعادن) لها أعداد ذرية كبيرة والعديد من الإلكترونات في مداراتها ، يمكنها تكوين جزيئات ومركبات. سيؤدي ذلك إلى تبريد الغاز (المحيط) بكفاءة ، مما يؤدي إلى الانهيار وتشكيل عنقود نجمي '. بشكل أساسي ، بدون العناصر الثقيلة التي تؤدي إلى التبريد المحلي وتكثيف السحب الغازية ، من المرجح أن ينهار حجم كبير من الغاز في بيئة يغلب عليها الهيدروجين والهيليوم في الكون المبكر إلى نجم فائق الكتلة بدلاً من العديد من النجوم كما نرى في العناقيد المفتوحة للكون الحديث. يسلط هذا الحديث الضوء أيضًا على عادة ممتعة لعلماء الفلك تدفع بعض الكيميائيين إلى الجنون ، وهي الإشارة إلى جميع العناصر الأثقل من الهيدروجين والهيليوم على أنها معادن!
وصف تشين آماله في الكشف عن المستعرات الأعظمية المميزة لتلك النجوم فائقة الكتلة التي تقع كتلتها على بقعة حلوة تبلغ 55000 كتلة شمسية. 'هذه الملاحظات ممكنة ، خاصة في المستقبل تلسكوب جيمس ويب الفضائي . ' إذا كان الأمر كذلك ، فإن الملاحظات ستلقي الضوء على طبيعة تكوين المجرات وتطورها نفسه.
مفهوم الفنان لتلسكوب جيمس ويب الفضائي: Adriana Manrique Gutierrez ، ناسا للرسوم المتحركة
قد ترتبط الطبيعة الأساسية للثقوب السوداء فائقة الكتلة بهذه النجوم فائقة الكتلة. قد تضيء المستعرات الأعظمية ذات البقعة الرائعة الطريق لعصر جديد من علم الكونيات. يشع الدكتور تشين بالفضول والشغف بالاكتشاف والاستكشاف عند وصف بحثه. من الصعب ألا تشعر بنفس الشعور بالإثارة ، سواء بالنسبة للإنجازات النظرية والنظرية الرائعة التي قادتنا إلى هنا والاكتشافات الضخمة (المقصودة) التي كانت قريبة.
الصورة الرئيسية: تكشف الألوان عن تفاعلات معقدة لوفرة الأكسجين تقود مستعر أعظم في نجم كتلته 55000 كتلة شمسية. Credit Dr. Ke-Jung Chen، ASIAA
تابع رالف كرو على تويتر تضمين التغريدة
شاهد Ralph Crewe وهو يستكشف موضوعات غير عادية ورائعة في موقع يوتيوب
أكثر
2014 ورقة عن عدم الاستقرار النسبي العام
ورقة 2021 حول خصائص الرصد لمستعر أعظم نسبي عام من نجم فائق بدائي
