كوننا يحتوي على بعض الثقوب السوداء الهائلة. تبلغ كتلة الثقب الأسود الهائل في مركز مجرتنا 4 ملايين شمس ، لكنها صغيرة إلى حد ما مثل الثقوب السوداء المجرية. تمتلك العديد من الثقوب السوداء المجرية مليار كتلة شمسية ، وتقدر كتلة أكبر ثقب أسود معروف بنحو 70 مليار شمس. ولكن ما هو الحجم الذي يمكن أن يصل إليه الثقب الأسود؟
منظر فني لثقب أسود نشط يستهلك مادة. الائتمان: ESO / M. كورنميسر
لكي يصبح الثقب الأسود ضخمًا حقًا ، فإنه يحتاج إلى استهلاك قدر كبير من المادة في وقت مبكر من حياته. إذا استهلكت المادة ببطء ، فستكون المجرة المحيطة بها قد استقرت في مكانها ، وسوف يتمدد الكون بحيث لا يكون هناك الكثير من المادة التي يمكن للثقب الأسود التقاطها. ولكن عندما يستهلك الثقب الأسود قدرًا كبيرًا من المادة بسرعة ، تصبح المادة شديدة السخونة وتميل إلى دفع المادة الأخرى بعيدًا ، مما يجعل نمو الثقب الأسود أكثر صعوبة.
استنادًا إلى ملاحظات أكبر الثقوب السوداء والمحاكاة الحاسوبية لكيفية تشكل الثقوب السوداء ، يُعتقد أن الحد الأقصى للكتلة للثقوب السوداء المجرية يبلغ حوالي 100 مليار كتلة شمسية. لكن بحثًا جديدًا يشير إلى أن حد الكتلة قد يكون أعلى من ذلك بكثير.
تشير الدراسة إلى أنه على الرغم من أن الثقوب السوداء المجرية لها حد كتلة الشمس على الأرجح بمائة مليار ، فإن الثقوب السوداء الأكبر يمكن أن تكون قد تشكلت بشكل مستقل خلال اللحظات الأولى من الكون. قد يكون لهذه الثقوب السوداء البدائية كتل أكبر بمليون مرة من أكبر الثقوب السوداء المجرية. يسميهم فريق البحث الثقوب السوداء الكبيرة الضخمة أو SLABs.
كانت فكرة الثقوب السوداء البدائية موجودة منذ فترة طويلة. لقد تم اقتراحهم كحل لكل شيء من المادة المظلمة إلى سبب عدم اكتشافنا بعد الكوكب التاسع الافتراضي في نظامنا الشمسي. لكن النماذج النظرية اقترحت أن الثقوب السوداء البدائية ستكون أصغر بكثير حتى من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية ، والتي تكونت من تقلبات صغيرة في الكثافة في بدايات الكون. لكن هذه الدراسة الجديدة تشير إلى أن المادة المظلمة وعوامل أخرى يمكن أن تتسبب في زيادة حجم بعضها بشكل هائل.
التوزيع الافتراضي لـ WIMPs في مجرتنا. الائتمان: دافيسون سوبر
إذا كان الكون القديم غنيًا بالمادة المظلمة ، وخاصة شكل من أشكال المادة المظلمة المعروفة باسم الجسيمات الضخمة ذات التفاعل الضعيف (WIMPs) ، فإن الثقب الأسود البدائي يمكن أن يستهلك المادة المظلمة لتنمو بسرعة. نظرًا لأن المادة المظلمة لا تتفاعل بقوة مع الضوء ، فإن المادة المظلمة الملتقطة لن تصدر الكثير من الضوء أو الحرارة لتثبيط معدل النمو. نتيجة لذلك ، يمكن أن تكون هذه الثقوب السوداء ضخمة حتى قبل أن يبرد الكون وتشكل المجرات. سيعتمد الحد الأقصى لكتلة SLABs على كيفية تفاعل المادة المظلمة WIMP مع نفسها ، لذلك إذا اكتشفنا أي SLABs ، فقد يساعدنا ذلك في فهم المادة المظلمة.
لم نلاحظ حتى الآن أي ثقوب سوداء كبيرة بشكل هائل. قد تكون مختبئة في قلوب المجرات البعيدة ، لكنها قد تكون أيضًا كامنة في الفضاء الشاسع بين العناقيد المجرية. أو قد لا يكونون موجودين. لكن الأمر يستحق البحث عنها ، لأن العثور عليها سيكون اكتشافًا مذهلاً حقًا.
المرجعي:شيمر ، أو. ، وآخرون. ' التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء القريبة من نوى المجرة النشطة ذات الانزياح الأحمر العالي. I. علاقة معدل التراكم المعدني . 'مجلة الفيزياء الفلكية614.2 (2004): 547.
المرجعي:كار ، برنارد ، فلوريان كونيل ، ولوكا فيزينيلي. ' القيود المفروضة على الثقوب السوداء الكبيرة بشكل هائل . 'الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية501.2 (2021): 2029-2043.