إذا انهارت الثقوب السوداء الأولى بشكل مباشر ، فهل يمكننا اكتشاف إشارات الراديو من تلك اللحظات؟
الكون مليء بالثقوب السوداء الهائلة. هناك واحدة فقط على بعد 30.000 سنة ضوئية في وسط مجرة درب التبانة. تحتوي معظم المجرات على مجرة واحدة ، وبعضها أكبر كتلة من مليار نجم. نحن نعلم أن العديد من الثقوب السوداء فائقة الكتلة تشكلت في وقت مبكر من الكون. على سبيل المثال ، الكوازار TON 618 يعمل بالطاقة بواسطة ثقب أسود كتلته 66 مليار شمسي. نظرًا لأن ضوءه يسافر ما يقرب من 11 مليار سنة للوصول إلينا ، كان TON 618 ضخمًا بالفعل عندما كان عمر الكون بضعة مليارات من السنين. إذن كيف نمت هذه الثقوب السوداء بهذه الضخامة بهذه السرعة؟
فكرة واحدة هي أن بعض كان النجوم الأوائل عمالقة. مع كتلة تزيد عن 10000 شمس ، سيكون مثل هذا النجم قصير العمر للغاية ، وسرعان ما سينهار في ثقب أسود كبير. ستعمل هذه الثقوب السوداء الأولى كبذور في مركز المجرة ، وتستهلك المواد القريبة لتنمو بسرعة في الحجم. حتى أن بعضها قد يصطدم ويندمج ليشكل ثقبًا أسودًا أكبر. على الرغم من أنه نموذج معقول ، إلا أن عمليات المحاكاة الحاسوبية وجدت أن هذه العملية تستغرق وقتًا طويلاً. لا يمكن لهذه العملية أن تنتج نوع الثقوب السوداء التي نراها في بدايات الكون مثل TON 618.
صورة مباشرة للثقب الأسود الهائل في M87. الائتمان: تعاون EHT
تُعرف فكرة أخرى باسم سيناريو الانهيار المباشر. في هذا النموذج ، يتشكل ثقب أسود صغير فائق الكتلة مرة واحدة. يبرد الغاز الكثيف الموجود في منتصف المجرة البدائية بدرجة كافية لينهار تحت ثقله ، مكونًا ثقبًا أسود. نظرًا لأن هذه الثقوب السوداء سيكون لها السبق على الكتلة ، فإنها يمكن أن تنمو بسرعة في الثقوب السوداء الهائلة التي نلاحظها.
لم نتمكن حتى الآن من ملاحظة انهيار الثقب الأسود المباشر (DCBH). قبل بضع سنوات ، تم اكتشاف اثنين من DCBHs المرشحة بواسطة إشارات الأشعة تحت الحمراء الخاصة بهم. قد يتم تأكيد ذلك عندما يتم (ربما) إطلاق تلسكوبات جيمس ويب الفضائية في وقت لاحق من هذا العام. لكن دراسة مؤخرًا تجادل بأننا قد نلاحظ DCBH من خلال توقيعاتها الراديوية.
عندما تستهلك الثقوب السوداء بنشاط المادة القريبة ، يمكنها تكوين دفعات قوية من البلازما الساخنة. هذه النفثات تصدر صوتًا لاسلكيًا وهي إحدى الطرق التي نتعرف بها على الثقوب السوداء الهائلة. يجب أن تحتوي الثقوب السوداء الانهيار المباشر على نفاثات متشابهة ، لكن المادة النفاثة ستكون أكثر كثافة. ونظرًا لأن DCBHs سوف تتشكل في الكون المبكر ، فإن إشاراتها الراديوية ستكون أكثر انزياحًا نحو الأحمر. يجادل هذا العمل الأخير في أن التوقيع الراديوي لـ DCBHs سيكون متشابهًا في الهيكل ، ولكن يمكن تمييزه بسهولة عن الطائرات النفاثة الراديوية التي نراها اليوم. سيختلف التوقيع أيضًا عن النفاثات التي أنشأتها البذور السوداء.
لسوء الحظ ، هذه المصادر الراديوية ذات الانزياح الأحمر العالي لا يمكن رؤيتها بواسطة التلسكوبات الراديوية الحالية. ولكن يجب أن تكون ساطعة بدرجة كافية ليتم اكتشافها بواسطة مصفوفة الكيلومتر المربع (SKA) والجيل القادم المقترح من مصفوفة كبيرة جدًا (ngVLA).
المرجعي:يوي ، ب ، وأ. فيرارا. ' إشارات الراديو من الثقوب السوداء الانهيار المباشر المبكر . 'الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية506.4 (2021): 5606-5618.
