تخيل أنك نجم نيوتروني. أنت تسبح في الفضاء لحسن الحظ ، لقد أصبحت أكبر من أن تدمج النوى في قلبك بعد الآن ، لكن الضغط الكمي لنيوتروناتك وكواركاتك يمنعك بسهولة من الانهيار تحت وزنك. أنت تتطلع إلى تقاعد نجمي طويل من الهدوء التدريجي. ثم ذات يوم يصطدم بك ثقب أسود صغير. هذا الثقب الأسود له كتلة كويكب فقط ، لكنه يجعلك غير مستقر. تسحقك الجاذبية لأن الثقب الأسود يستهلكك من الداخل إلى الخارج. قبل أن تعرفه ، لقد أصبحت ثقبًا أسود.
وفقًا لبحث جديد نُشر فيخطابات المراجعة المادية، قد يحدث هذا السيناريو من وقت لآخر ، ويمكن أن يفسر المادة المظلمة وأصغر ثقب أسود شاهدناه.
تتراوح كتلة النجوم النيوترونية عادةً بين 1.5 و 2 كتلة شمسية. تتشكل لأن الضغط الكمي للنيوترونات قوي بما يكفي لمواجهة الوزن الثقالي للنجم. لكن هناك حدًا لمقدار الكتلة التي يمكن أن يمتلكها النجم النيوتروني. ومن المعروف باسم حد تولمان-أوبنهايمر-فولكوف (TOV). يصعب حساب هذا الحد ، لكننا نعتقد أنه يقارب 2.5 كتلة شمسية. يجب أن ينهار أي شيء أعلى من حد TOV في ثقب أسود.
قد تشكل النجوم النيوترونية المتصادمة ثقوبًا سوداء ذات كتلة شمسية. الائتمان: Robin Dienel / Carnegie Institution for Science
أكبر نجم نيوتروني لاحظناه يبلغ حوالي 2.24 كتلة شمسية. أصغر ثقب أسود لاحظناه هو حوالي 2.6 كتلة شمسية. من ناحية أخرى ، يبدو أن هذا يؤكد أن 2.5 كتلة شمسية هي تقدير جيد جدًا لحد TOV. من ناحية أخرى ، يثير هذا سؤالًا مثيرًا للاهتمام حول كيفية تشكل مثل هذا الثقب الأسود الصغير.
تتكون العديد من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية عندما ينفجر نجم كبير على شكل مستعر أعظم. قلبه مضغوط وينهار جاذبيًا. بناءً على فهمنا للنجوم الكبيرة ، يجب أن تكون أصغر الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية حوالي 4 كتل شمسية. يمكن أن تتشكل الثقوب السوداء أيضًا عند اصطدام نجمين نيوترونيين ، أو ربما تصادم قزم أبيض ونجم نيوتروني ، ولكن يجب أن ينتج عنهما أيضًا ثقوب سوداء لا تقل كتلتها عن 3 كتل شمسية.
كيف يمكن أن تتكون الثقوب السوداء الكتلة الشمسية. الائتمان: تاكيستوف وآخرون
فكيف يتشكل ثقب أسود من كتلة شمسية 2.6 فقط؟ في حين أن الاندماج يمكن أن يخلق ثقوبًا سوداء صغيرة ، فإن هذه الدراسة الجديدة تبحث في بديل. تتضمن الفكرة الثقوب السوداء البدائية. ربما تكونت هذه الثقوب السوداء الافتراضية في بدايات الكون ، و يمكن أن يكون لها كتلة أصغر من الأرض. إذا كانت الثقوب السوداء البدائية موجودة ، فيمكنها أن تصطدم بنجم نيوتروني ، مما يتسبب في انهياره في ثقب أسود كتلته الشمسية.
بينما تم اقتراح الفكرة من قبل ، يبحث الفريق في هذه الدراسة في كيفية ارتباط ذلك بالمادة المظلمة. اقترح بعض علماء الفلك أن المادة المظلمة يمكن أن تتكون من ثقوب سوداء بدائية. إذا كان هذا صحيحًا ، فيجب أن يمتلئ الكون بالثقوب السوداء البدائية ، ويجب أن تكون الاصطدامات مع النجوم النيوترونية شائعة. لذلك نظر الفريق في التوزيع الشامل للنجوم النيوترونية المعروفة وحساب الحجم الأكثر احتمالًا للكتلة الشمسية للثقوب السوداء. اتضح أنها تتراوح بين 1 و 2.5 كتلة شمسية. لذا فإن أصغر ثقب أسود لاحظناه ربما يكون قد تشكل من خلال اصطدام ثقب أسود بدائي.
هذه فكرة مثيرة للاهتمام ، لكن الأدلة الحالية ليست مقنعة. ومع ذلك ، بينما يلاحظ LIGO و Virgo المزيد من تصادمات الثقوب السوداء ، فقد يلاحظان العديد من الثقوب السوداء الصغيرة. إذا فعلوا ذلك ، فقد يتعين علينا النظر إلى فكرة المادة المظلمة هذه عن كثب.
المرجعي:تاكيستوف ، فولوديمير ، جورج م. فولر ، وألكسندر كوسينكو. ' اختبار أصل الثقوب السوداء للكتلة الشمسية . 'خطابات المراجعة المادية126.7 (2021): 071101.
