من المحتمل أن يوجد ثقب أسود فائق الكتلة (SMBH) في مركز مجرة درب التبانة ، وفي مراكز مجرات أخرى مثلها. لم يسبق رؤيته على الرغم من ذلك. تم اكتشافه من خلال مشاهدة مجموعة من النجوم بالقرب من مركز المجرة ، تسمى النجوم S.
أشارت حركات النجوم S إلى وجود جسم هائل في مركز درب التبانة واتفق المجتمع العلمي في الغالب على أنه يجب أن يكون SMBH. سميت القوس أ * .
لكن بعض العلماء يتساءلون عما إذا كان الثقب الأسود حقًا. ويمكن لأحد النجوم S أن يجيب على هذا السؤال وبعض النجوم الأخرى حول الثقوب السوداء.
ظل العلماء يراقبون ويدرسون النجوم S لأكثر من 20 عامًا. لقد جمعوا بيانات فلكية دقيقة لمجموعة النجوم ، وأظهرت قياسات مواقع النجوم وحركاتها حول مركز المجرة أن هناك جسمًا هائلًا هناك. يمكن لنجم معين في المجموعة - يُدعى S2 (أو S0-2) - أن يساعد علماء الفلك في تحديد طبيعة هذا الجسم الهائل بشكل أوضح.
يلقي خطاب بحث جديد نظرة فاحصة على سلوك S2 ويطرح سؤالاً يحتمل أن يكون غير مريح. الدراسة بعنوان 'ماذا يكمن في مركز درب التبانة؟ رؤى من المدار النجمي S2 '. إنه متاح على موقع ما قبل الطباعة arxiv.org. المؤلف الأول هو C. R. Argüelles من Fac. De Ciencias Astron. والجيوفيزياء ، جامعة لا بلاتا الوطنية ، باسيو ديل بوسكي.
تمت تسوية مسألة ما يوجد في مركز درب التبانة إلى حد كبير. ال 2020 جائزة نوبل في الفيزياء على ثلاثة علماء. اثنان منهم ، أندريا غيز ورينهارد جينزيل ، استلمها لأبحاثهما في الجسم في مركز المجرة. جاء في البيان الصحفي الصادر عن منظمة جائزة نوبل 'اكتشف رينهارد جينزل وأندريا جيز أن جسمًا ثقيلًا وغير مرئي يتحكم في مدارات النجوم في مركز مجرتنا. الثقب الأسود الهائل هو التفسير الوحيد المعروف حاليًا '.
انطباع الفنان عن مدارات ثلاثة من النجوم قريبة جدًا من الثقب الأسود الهائل في مركز مجرة درب التبانة. الائتمان: ESO / M. بارسا / إل. كالسادا
الآن هناك بعض عدم اليقين.
من الممكن أن يكون الجسم الهائل في مركز مجرتنا هو في الواقع مادة مظلمة. في هذه الحالة ، المادة المظلمة الفرميونية. وفقًا للمؤلفين ، 'لقد ثبت مؤخرًا أن كلاً من ثقب أسود شوارزشيلد الكلاسيكي (BH) والتركيز الكثيف للمادة المظلمة الفرميونية ذاتية الجاذبية (DM) الموضوعة في مركز المجرة ، يمكن أن يفسرا البيانات الفلكية الدقيقة ( المواقع والسرعات الشعاعية) للنجوم S التي تدور حول Sgr A *. '
هناك ممثل كوني آخر يلعب دورًا في هذا السؤال. إنه ليس نجمًا ، ولكنه سحابة من الغاز تسمى G2. في عام 2014 ، مر G2 بالقرب من مركز درب التبانة. يعتقد علماء الفلك أنه جاء في غضون 36 ساعة ضوئية من Sgr A *. قبل الاقتراب الأقرب ، قام علماء الفلك بمحاكاة شكل اللقاء. لقد اعتقدوا أن الثقب الأسود سوف يمزق الغاز من السحابة ، مما يؤدي إلى سطوع واضح من Sgr A * عندما تتراكم كتلة من G2. لكن هذا لم يحدث قط.
تُظهر محاكاة سحابة غازية تمر بالقرب من الثقب الأسود الهائل في وسط المجرة الوضع في منتصف عام 2013. تؤكد الملاحظات باستخدام التلسكوب الكبير جدًا التابع لـ ESO أن السحابة الآن ممتدة لدرجة أن الجزء الأمامي منها قد تجاوز أقرب نقطة ويبتعد عن الثقب الأسود بسرعة تزيد عن 10 ملايين كم / ساعة ، بينما لا يزال الذيل يسقط باتجاهه . حقوق الصورة: ESO / S. جيلسن / MPE / مارك شارتمان
لماذا لم يكن هناك أي ألعاب نارية عندما مرت G2 بالقرب من Sgr A *؟ كما اتضح ، قد يكون G2 لم تكن سحابة غاز . بدلاً من ذلك ، يتكون G2 من مكونين: سحابة باردة من غاز منخفض الكتلة وجسم نجمي مغبر. لذا فإن الممر القريب لـ G2 بواسطة Sgr A * لم ينتهي بإلقاء الكثير من الضوء على طبيعة الجسم في مركز المجرة.
العودة إلى S2.
كما أوضح المؤلفون ، هناك نموذجان متنافسان يمكنهما تفسير طبيعة الجسم الهائل. وهم يختلفون بطريقة واحدة مهمة. 'بينما يتنبأ سيناريو Schwarzschild BH بتقدم فريد من نوعه لـ S2 ، في سيناريو DM يمكن أن يكون إما رجعيًا أو متقدمًا…' يكتبون. يعتمد ما إذا كانت مقدمة S2 إما متقدمًا أو رجعيًا على مقدار كتلة DM داخل مدار S2.
يشير المؤلفون إلى أنه حتى مع جميع ملاحظات النجم S2 وجميع البيانات المتاحة للجمهور ، لا يزال الباحثون غير قادرين على تحديد أي من النماذج صحيحة. ولكن هناك فرصة لملاحظة ظهور S2 والتي يجب أن تحدد ما إذا كان مركز درب التبانة مأهولًا بثقب أسود أو مادة مظلمة. كتبوا: '... يمكن للقياس الفلكي S2 القادم بالقرب من ممر المركز التالي أن يحدد ما إذا كان Sgr A * يحكمه BH الكلاسيكي أو نظام DM الكمي'.
معظم المادة في الكون هي مادة مظلمة وليست مادة باريونية. إذن ، هل يجب أن نسجل المفاجأة عندما تكون بعض الأجسام الضخمة حولنا مصنوعة من مادة مظلمة بدلاً من مادة عادية؟ بالتااكيد. لأن التأكيد على أن Sgr A * ليس ثقبًا أسود ولكن كتلة من المادة المظلمة سيكون بمثابة صفقة ضخمة.
لكن علينا أن ننتظر ونرى. S2 لها فترة مدارية تبلغ 16 عامًا ، وكان آخر اقتراب أقرب إلى Sgr A * في عام 2018. أفضل فرصة تالية لرصد S2 أثناء مرورها بواسطة Sgr A * في عام 2034.
