قد تكون هناك طبقة جديدة تمامًا من الثقوب السوداء في الكون ، وقد تكون هذه أصغر بكثير مما وجده العلماء من قبل ، وفقًا للنتائج الجديدة.
الثقوب السوداء هي أجسام سماوية ضخمة تلتهم كل شيء يقترب جدًا ؛ ولا حتى الضوء يمكنه الهروب من قبضة الجاذبية الشديدة للثقب الأسود. إن البحث عن الثقوب السوداء ، الصغيرة والكبيرة - مثل الثقوب الفائقة التي تقع في مركز معظم المجرات ، بما في ذلك مجرتنا - يساعد الباحثين على تجميع كيفية عمل الكون وخلق سرد لحياة النجوم وموتها.
ذلك لأن الثقوب السوداء هي جثث ما كان نجومًا ضخمة تعرضت لزوال متفجر ، وانهارت في النهاية على نفسها. يمكن أن يشكل الموت المتفجر والانهيار اللاحق للنجوم جسمين مختلفين. إذا كان النجم الأصلي ضخمًا بما يكفي ، فإن هذا الانفجار سينتج ثقبًا أسود ، ولكن إذا لم يكن النجم ، فسيشكل الجسد بدلاً من ذلك جسمًا صغيرًا وكثيفًا يعرف بالنجم النيوتروني.
يبحث الفلكيون عادةً عن هذه الثقوب السوداء في مجرتنا من خلال قياس الأشعة السينية التي تنبعث عندما تجر الثقوب السوداء مادة من النجوم القريبة. في المجرات البعيدة ، من ناحية أخرى ، يبحث الباحثون عن موجات الجاذبية الناتجة عن اندماج اثنين من الثقوب السوداء أو من تصادم النجوم النيوترونية.
لكن مجموعة من الباحثين تساءلوا عما إذا كانت هناك ثقوب سوداء منخفضة الكتلة نسبيًا لا تنبعث منها إشارات الأشعة السينية المنبعثة من الثقوب السوداء الأخرى. من المحتمل أن توجد مثل هذه الثقوب السوداء الافتراضية في نظام ثنائي مع نجم آخر ، على الرغم من أنها ستدور بعيدًا بما فيه الكفاية عن هذا النجم بحيث لا يأكلون الكثير من رفيقهم النجمي ؛ وقال الباحثون تود تومسون ، أستاذ علم الفلك بجامعة ولاية أوهايو ، والمؤلف الرئيسي للدراسة التي تضع نتائج جديدة.
وقال طومسون لـ Live Science: "نحن على يقين من أنه يجب أن يكون هناك الكثير ، الكثير من هذه الثقوب السوداء في الأنظمة الثنائية مع وجود النجوم في المجرات ، لم نتمكن من العثور عليها لأنه من الصعب العثور عليها". ولكن "من المثير للاهتمام دائمًا محاولة العثور على أشياء لا يمكن رؤيتها".
بحث طومسون وزملاؤه عن دليل على هذه الثقوب السوداء في الصحابة النجمية للأجسام المقترحة. قام الباحثون بتمشيط البيانات من تجربة Apache Point Observatory Galactic Evolution Experience (APOGEE) التي تحتوي على معلومات عن طيف الضوء - الأطوال الموجية المختلفة للطاقة التي ينتجها الجسم - من أكثر من 100000 نجمة في مجرتنا.
كشفت المعلومات الواردة في هذا المسح عن أطياف متغيرة أو أطوال موجية للضوء من كل من هذه النجوم. إذا لاحظ الباحثون أي تغيرات في هذه الأطياف - التحول نحو أطوال موجية أكثر زرقة أو تحول إلى أطوال موجية حمراء ، على سبيل المثال - فقد يعني ذلك أن نجمًا معينًا يدور حول رفيق غير مرئي. بعد إجراء هذا التحليل ، نظر الباحثون في تغيرات سطوع مجموعة فرعية من النجوم التي يمكن أن تدور حول الثقوب السوداء ، باستخدام بيانات من مسح آخر يسمى المسح الآلي لجميع السماء لـ Supernovae (ASAS-SN). لقد بحثوا عن النجوم التي كانت مشرقة وخافتة بينما كانت تتحول إلى اللون الأحمر وتحول إلى اللون الأزرق.
هذه هي الطريقة التي اكتشف بها الباحثون جسمًا داكنًا ضخمًا محاطًا باحتضان جاذبية مع نجم عملاق سريع الدوران على بعد حوالي 10000 سنة ضوئية في أقاصي مجرتنا ، بالقرب من كوكبة Auriga. وقدر الباحثون كتلة هذا الجسم بحوالي 3.3 أضعاف كتلة شمسنا ، وهي كتلة أكبر من أن تكون نجمًا نيوترونيًا وليست ضخمة بما يكفي مقارنة بأي ثقب أسود معروف.
قال طومسون إن النجم النيوتروني الأكثر ضخامة الذي يعرفه العلماء هو 2.1 ضعف كتلة شمسنا ، في حين أن أقل ثقب أسود معروف يبلغ حوالي خمس إلى ست مرات كتلة شمسنا. ومع ذلك ، فإن الحد الأدنى لكتلة الجسم المكتشف حديثًا - أقل كتلة يمكن أن يكون هذا الجسم - هو 2.6 أضعاف كتلة شمسنا ، وهو ما يعتقد الفلكيون أنه الحد الأعلى لكيفية ظهور النجوم النيوترونية الضخمة نظريًا. أي أضخم من ذلك ، وسوف ينهار النجم النيوتروني إلى ثقب أسود.
وقال طومسون إن هذا الجسم الغامض الغامض "يمكن أن يكون أكبر نجم نيوتروني على الإطلاق" ، على الحدود التي لا يمكن أن يوجد بعدها. "سأكون في الواقع أكثر حماسا إذا كان ذلك صحيحا." لكنه أضاف أنه على الأرجح ، هو الثقب الأسود منخفض الكتلة نسبيًا ولكن لم يتم اكتشافه من قبل.
وافق ديان ستويكوفيتش ، عالم الكونيات وأستاذ الفيزياء في جامعة بافالو كلية الآداب والعلوم الذي لم يشارك في البحث. قال ستويكوفيتش لـ Live Science: "هذا على الأرجح ثقب أسود" لأنه ضخم للغاية بحيث لا يمكن أن يكون نجمًا نيوترونيًا ، إلا إذا كان نوعًا من النجوم غير العادية. "النتيجة تبدو معقولة للغاية" ، لكنها ليست غير متوقعة ، لأن علماء الفلك يعرفون أن الثقوب السوداء ذات الكتلة المنخفضة موجودة.
قال طومسون إنه يتطلع إلى اكتشافات مستقبلية ، مثل معلومات حول ميل مدار النجم حول الجسم المظلم الذي قد تجمعه مركبة الفضاء Gaia التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية في مهمة قادمة. يمكن أن يساعد ذلك الباحثين على قياس كتلة الجسم المظلم بدقة أكبر.
ونشرت النتائج أمس (31 أكتوبر) في مجلة ساينس.
