تشير بيانات الأشعة السينية إلى أن النقاط الحمراء الصغيرة الغريبة لتلسكوب جيمس ويب الفضائي قد تكون في الواقع “نجوم ثقب أسود”

إن اكتشاف إشارة الأشعة السينية التي تزامنت مع موقع إحدى “النقاط الحمراء الصغيرة” الغامضة التي عثر عليها بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) قد عزز النظرية القائلة بأن النقاط هي “نجوم ثقب أسود” – كتل ضخمة وكثيفة من الغاز تنشط من خلال وجود ثقب أسود فائق الكتلة داخلها.

قد تكون النقاط الحمراء الصغيرة أكبر اكتشاف كوني تم تحقيقه حتى الآن بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي، وربما الأكثر أهمية منذ اكتشاف الطاقة المظلمة في عام 1998. وإذا كانت كما يعتقد علماء الفلك، فإنها ستكون بمثابة الحلقة المفقودة الحاسمة في تشكيل ليس فقط الثقوب السوداء الهائلة ولكن أيضا المجرات التي تنمو حولهم.

تم التعرف على “نقطة الأشعة السينية” المكتشفة حديثًا عندما تم اكتشافها JWSTتمت مقارنة ملاحظاته لمنطقة من السماء تحتوي على نقاط حمراء صغيرة مع الملاحظات الأرشيفية لنفس المنطقة بواسطة وكالة ناسا. مرصد شاندرا للأشعة السينية.

يستمر المقال أدناه

وقال آندي جولدينج، عالم الفلك بجامعة برينستون، في تقرير له: “لقد كانت نقطة الأشعة السينية موجودة في بيانات مسح تشاندرا لدينا لأكثر من عشر سنوات، ولكن لم تكن لدينا أي فكرة عن مدى روعتها قبل أن يأتي ويب لمراقبة هذا المجال”. إفادة.

حددت تشاندرا الملايين من مصادر الأشعة السينية عبر السماء، لكن أهمية هذا المصدر، المصنف باسم 3DHST-AEGIS-12014 (يشير AEGIS إلى المسح الدولي لقطاع جروث الموسع لجميع الأطوال الموجية)، أصبحت واضحة فقط عندما لوحظ أنه كان في نفس الموقع تمامًا مثل نقطة حمراء صغيرة شاهدها تلسكوب جيمس ويب الفضائي. يحمل مصدر الأشعة السينية طاقة لا تختلف عن طاقة الأشعة السينية الكوازاراتوهي المجرات التي تستضيف كائنات نشطة للغاية الثقب الأسودغالبًا ما يكون ذلك نتيجة لاندماج المجرات مما يؤدي إلى إثارة الغاز ودفع تلك المواد إلى السقوط نحو الثقب الأسود.

النقاط الحمراء الصغيرة مدمجة، حيث لا يزيد عددها عن بضع مئات فقط سنة ضوئية عير. كما أنها حمراء للغاية، مما يعني أنها باردة إلى حد ما – حددت دراسة حديثة أجرتها آنا دي جراف من جامعة هارفارد وجود بخار الماء فيها، والذي يخبرنا وجوده عن مدى برودة النقاط الحمراء الصغيرة، في نطاق 3092 إلى 6692 درجة فهرنهايت (1700 إلى 3700 درجة مئوية). يبدو هذا مثيرًا بالنسبة لنا، لكنه أكثر برودة منا شمس وبالفعل معظم النجوم باستثناء النجم الأقل كتلةً الأقزام الحمراء.

علاوة على ذلك، فإن النقاط الحمراء الصغيرة هي أجسام بعيدة جدًا، وقد تم قياس أنها كانت موجودة قبل 12 مليار سنة، أو حتى أقدم من ذلك. القياسات الضوئية لـ 3DHST-AEGIS-12014 بواسطة تلسكوب هابل الفضائي أخبرنا أننا نرى هذا الجسم المحير كما كان قبل 11.8 مليار سنة.

من المحتمل أيضًا أن يحقق اكتشاف النقاط الحمراء الصغيرة أحد الأهداف العلمية الأساسية لـ JWST، وهو محاولة تتبع أصول الثقوب السوداء فائقة الكتلة والمجرات التي تتجمع حولها.

ظلت كيفية ولادة الثقوب السوداء الهائلة لغزًا حير علماء الفلك. هل تتشكل من الأسفل إلى الأعلى، حيث تنتج ثقوب سوداء أصغر حجمًا ذات كتلة نجمية؟ سوبر نوفا الانفجارات تتحد مع بعضها البعض؟ أم أنها تتشكل من أعلى إلى أسفل، عبر انهيار سحابة غازية ضخمة تحتوي على مئات الآلاف أو حتى ملايين المرات من الأرض؟ كتلة شمسنا؟

يُعتقد أن النقاط الحمراء الصغيرة عبارة عن سحب غازية ضخمة تخفي بداخلها ثقبًا أسود هائلًا يتغذى على السحابة ويأكلها من الداخل إلى الخارج. تتوهج سحابة الغاز من الحرارة والطاقة المنبعثة من المواد التي تدور حول الثقب الأسود، ومن خلال نفاثات مغناطيسية من الجسيمات المشحونة التي يمكنها الهروب من ثقب الثقب الأسود.

على الرغم من أن النقاط الحمراء الصغيرة ليست دليلًا قاطعًا حتى الآن على أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة تتشكل من خلال عملية من الأعلى إلى الأسفل، إلا أنها تشير بقوة إلى ذلك. ويعزز اكتشاف شاندرا الجديد هذه الفرضية بشكل أكبر.

وقال رافائيل هفيدنج من معهد ماكس بلانك الألماني لعلم الفلك، وهو المؤلف الرئيسي للورقة العلمية التي تصف الاكتشاف: “لقد حاول علماء الفلك معرفة ما هي النقاط الحمراء الصغيرة لعدة سنوات”. “قد يكون هذا الجسم الوحيد من الأشعة السينية – لاستخدام عبارة – هو ما يتيح لنا ربط جميع النقاط.”

إذا كان فريق هفيدنج على حق، فهذه هي أول نقطة حمراء صغيرة تتألق في الأشعة السينية. تتألق الثقوب السوداء العادية فائقة الكتلة، مثل تلك الموجودة في قلب النجوم الزائفة، بالأشعة السينية الناتجة عن تسخين المادة إلى ملايين الدرجات أثناء سقوطها نحو الثقب الأسود. ومع ذلك، في النقطة الحمراء الصغيرة، يمتص الغاز المحيط الأشعة السينية قبل أن تتمكن من الهروب إلى الفضاء، لذلك عادة لا نرى نقطة حمراء صغيرة مشرقة في الأشعة السينية. وهذا يمثل 3DHST-AEGIS-12014 كشيء مختلف.

وقال دي غراف: “إن العثور على نقطة حمراء صغيرة تبدو مختلفة عن النقاط الأخرى يمنحنا رؤية جديدة مهمة حول ما يمكن أن يزودهم بالطاقة”.

فلماذا يمكننا فجأة رؤية الأشعة السينية القادمة من 3DHST-AEGIS-12014؟ والفرضية هي أنه جسم انتقالي بين ولادة ثقب أسود فائق الضخامة في نقطة حمراء صغيرة، والثقوب السوداء فائقة الكتلة “العراة” التي نراها تنمو بشكل أكبر في وسط المجرات النشطة. داخل نقطة حمراء صغيرة، ينمو الثقب الأسود عن طريق استهلاك السحابة من الداخل إلى الخارج، مما يؤدي في النهاية إلى ثقوب في السحابة تعمل بمثابة نوافذ في قلب النقطة الحمراء الصغيرة والثقب الأسود الهائل الذي يعتقد علماء الفلك أنه يكمن هناك. الأشعة السينية تتسرب من خلال هذه النوافذ.

علاوة على ذلك، على الرغم من أن إشارة الأشعة السينية ضعيفة عند هذه المسافات الكبيرة، تشير ملاحظات تشاندرا إلى أن سطوع الأشعة السينية لـ 3DHST-AEGIS-12014 قد يتغير. سيحدث هذا عندما تدور سحابة الغاز الضخمة وتدور النوافذ المختلفة، بعضها كبير وبعضها أصغر حجمًا.

لم يتم بعد تحديد الهوية الحقيقية لنظير شاندرا للأشعة السينية لإحدى النقاط الحمراء الصغيرة في تلسكوب جيمس ويب الفضائي؛ أحد الاحتمالات الخارجية هو أنه قد يكون ثقبًا أسود هائلًا محاطًا بنوع غريب من الغبار الساخن. ومع ذلك، لم يسبق رؤية مثل هذا الغبار من قبل، مما يجعل هذا السيناريو غير مرجح.

وقال هانبو ليو من جامعة برينستون: “إذا أكدنا أن نقطة الأشعة السينية هي نقطة حمراء صغيرة في مرحلة انتقالية، فلن تكون الأولى من نوعها فحسب، بل قد نرى قلب نقطة حمراء صغيرة للمرة الأولى”. “سيكون لدينا أيضًا أقوى دليل حتى الآن على أن نمو الثقوب السوداء فائقة الكتلة يقع في مركز بعض، إن لم يكن كل، مجموعة النقاط الحمراء الصغيرة.”

إذا تم تأكيد هذه الفرضية، فإن النقاط الحمراء الصغيرة ستصبح قطعة حاسمة في أحجية كيفية تشكل المجرات وثقوبها السوداء فائقة الكتلة، مما يسمح لعلماء الفلك بمعرفة التاريخ المبكر للمجرات مثل مجرتنا. درب التبانة — حلم علماء الفلك منذ ذلك الحين اعترف إدوين هابل أن المجرات الأخرى كانت موجودة خارج مجرتنا.

تم نشر البحث في شهر مارس في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.