يجد تلسكوب جيمس ويب الفضائي دليلاً على أن “النقاط الحمراء الصغيرة” الغامضة هي نجوم ثقب أسود
قد يكون علماء الفلك الذين يستخدمون تلسكوب جيمس ويب الفضائي قريبين من حل لغز “النقاط الحمراء الصغيرة” في الكون المبكر. قام الفريق بدراسة أحد هذه الأجسام الغريبة، المُسمى GLIMPSE-17775، ووجد دليلًا على أنه نجم ثقب أسود، وهو ثقب أسود فائق الضخامة يتغذى بشكل شره، ومُحاط بسحابة كثيفة من الغاز المتأين جزئيًا.
بدأت النقاط الحمراء الصغيرة في الظهور لأول مرة عندما تلسكوب جيمس ويب الفضائي بدأ تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) بإرسال البيانات إلى الأرض في صيف عام 2022. وقال بعض العلماء إن هذه البيانات “محطمة لعلم الكون” لأنها تظهر بأعداد كبيرة بعد حوالي 600 مليون سنة من ظهورها. الانفجار العظيم، لكن يبدو أنهم كذلك يختفي قبل أن يصل عمر الكون إلى 2 مليار سنة. تم اقتراح عدة تفسيرات للنقاط الحمراء الصغيرة، لكن التفسير الذي برز كمرشح أول هو مفهوم نجوم الثقب الأسود. إذا كانت نجوم الثقب الأسود موجودة، فإن اختفاء النقطة الحمراء الصغيرة سيكون نتيجة طفرات نموها المكثفة قصيرة العمر التي تتسبب في احتراقها – أو لأن الثقوب السوداء الهائلة المتنامية في مراكزها تزيل في النهاية الغاز الكثيف والغبار الذي يحجبها، مما يغير مظهرها مع تطورها إلى نشاط أكثر نموذجية. المجرات.
لكن المشكلة هي أن علماء الفلك لم يتمكنوا من جمع أدلة رصدية تشير إلى أن النقاط الحمراء الصغيرة هي بالفعل نجوم ثقب أسود. كان ذلك حتى قام تلسكوب جيمس ويب الفضائي بتصوير النقطة الحمراء الصغيرة GLIMPSE-17775، والتي شوهدت بعد 1.8 مليار سنة فقط من الانفجار الكبير، أثناء إجراء ملاحظات على مجموعة المجرات ذات عدسة الجاذبية Abell S1063. تمثل هذه البيانات أعمق طيف للضوء من نقطة حمراء صغيرة تم جمعها حتى الآن، ووفقًا لهذا الفريق، تحتوي على خطوط متعددة من الأدلة تشير إلى نجم ثقب أسود.
“أعتقد أن جزءًا من المجتمع العلمي يتقارب حول صورة واحدة – وهي أن النقاط الحمراء الصغيرة يمكن تفسيرها من خلال نماذج نجوم الثقب الأسود. ولكن لا تحتوي أي من النقاط الحمراء الصغيرة السابقة على كل الأدلة في نفس المكان،” فاسيلي كوكوريف من جامعة تكساس في أوستن. قال في بيان. “باستخدام GLIMPSE-17775، يمكننا اختبار هذه النماذج نظرًا لمدى عمق ومذهلة طيف هذا المصدر.”
حل لغز النقطة الحمراء الصغيرة بيد أينشتاين
ألقى تلسكوب جيمس ويب الفضائي لمحة عن GLIMPSE-17775 أثناء البحث عن الجيل الأول من النجوم في عالمنا، والذي يطلق عليه بشكل مربك إلى حد ما نجوم “السكان III”. قام التلسكوب بالبحث عن هذه النجوم تحديدًا في المجرات التي تضم مجموعة المجرات Abell S1063.
بشكل منفصل، Abell S1063 هو أ عدسة الجاذبيةمما يعني أن تأثير جاذبيته الهائل يؤدي في الواقع إلى انحناء نسيج المكان والزمان (متحدين ككيان واحد رباعي الأبعاد يسمى الزمكان). وهذا بدوره يعني أن الجسم “خلف” مجموعة المجرات الذي ينبعث منه الضوء باتجاه وجهة نظرنا سيكون مسار ضوءه منحنيًا جنبًا إلى جنب مع منحنى الزمكان. هذا يمكن أن يخلق تأثيرًا مكبرًا.
تم التنبؤ بمفهوم عدسة الجاذبية لأول مرة بواسطة ألبرت أينشتاين في نظريته النسبية العامةوهذه هي الطريقة التي تمكن بها العلماء من مراقبة GLIMPSE-17775، مما أدى إلى تحويل 30 ساعة من وقت المراقبة إلى حوالي 80 ساعة فقط.
وقال كوكوريف: “عندما رأينا الطيف للمرة الأولى، كان الأمر أشبه بتناثر كل قطع اللغز على الأرض”. “لقد التقطنا كل قطعة من اللغز، وقمنا بقياس الخطوط، وبدأنا في دمج القطع المختلفة في فسيفساء. ربما بدت بعض القطع وكأنها لا شيء في البداية، ولكن بعد ذلك اجتمعت قطعتان معًا، وأدركنا أن هناك شيئًا ما هناك.”
حدد الفريق عدة خطوط من الأدلة في ملاحظات JWST التي تشير إلى أن “النقطة الحمراء الصغيرة” GLIMPSE-17775 هي بالفعل نجم ثقب أسود. يتضمن ذلك الانبعاثات الصادرة عن العناصر التي لا تتوافق مع ما يمكن توقعه في سحابة الغاز الدوارة. تشير خطوط الانبعاث بدلا من ذلك إلى تشتت الإلكترونات، وهو أمر متوقع عندما يكون مصدر الإشعاع محاطا بشرنقة واسعة وكثيفة من الغاز. ومن المؤشرات أيضًا على وجود كفن كثيف من الغاز علامات التألق والإشعاع الممتص للهيليوم.
ورأى الفريق أيضًا خطوطًا طيفية من الحديد، أطلق عليها الفريق اسم “الغابة الحديدية”. وهذا شيء متوقع نتيجة لانتاج الطاقة العالية لثقب أسود فائق الكتلة يتغذى بسرعة: نجم ثقب أسود. إذا كانت النقاط الحمراء الصغيرة تتراكم بسرعة ثقوب سوداء فائقة الكتلة محاطة بأغلفة غازية كثيفة، فإن هذا من شأنه أن يفسر سبب ضعف هذه الأجسام الغامضة في الأشعة السينية، حيث يجب أن تمتص هذه الشرانق هذا الإشعاع عالي الطاقة.
ومع ذلك، هناك شيء مفقود في ملاحظات GLIMPSE-17775.
عادةً ما تتميز النقاط الحمراء الصغيرة بانخفاض قوي في أطياف الضوء التي تنبعث منها، وهو ما يُعرف باسم “Balmer Break”. يعتقد الفريق أن هذه الميزة أضعف بالنسبة لهذه النقطة الحمراء الصغيرة من غيرها لأن GLIMPSE-17775 محاط بمجرة مضيفة ضخمة. وبالتالي، فإن بيانات الفريق تتناسب كقطعة مفقودة من أحجية النقاط الحمراء الصغيرة، وتتلاءم بشكل جيد مع فهمنا لتطور الكون.
واختتم كوكوريف حديثه قائلاً: “كل شيء متناسب، ولا شيء ينكسر، وأعتقد أن هذا يجعل لغز كوننا أفضل”. “بالنظر إلى المستقبل، أنا متحمس للتعمق أكثر والتعرف على ما يغذي المحركات المركزية للنقاط الحمراء الصغيرة. وبينما نعتقد أنه ثقب أسود، هناك بعض النظريات الأخرى المثيرة للاهتمام التي تم اقتراحها، وهو أمر مثير. ربما في غضون عام أو عامين، سنحصل على الإجابة النهائية على ما يغذي هذه المصادر”.
نُشر بحث الفريق يوم الأربعاء (10 يونيو) في مجلة الفيزياء الفلكية.
المصدر الأصلي: www.space.com
