لقد ولد الكون بالكاد عندما ظهرت هذه الثقوب السوداء العملاقة

يمنح واحد وثلاثون نجمًا زائفًا قديمًا تم اكتشافها حديثًا للعلماء أوضح رؤية حتى الآن للثقوب السوداء العملاقة الأولى في الكون.

تعد النجوم الزائفة من بين أكثر الأجسام سطوعًا في الكون، حيث تتألق بقوة الثقوب السوداء الهائلة التي تستهلك كميات هائلة من المادة. وبعضها شديد السطوع لدرجة أنه يفوق سطوع مجرات بأكملها، مما يسمح لعلماء الفلك برؤيتها عبر أكثر من 13 مليار سنة من التاريخ الكوني.

الآن، اكتشف فريق دولي من العلماء 31 من أقدم النجوم الزائفة التي تم اكتشافها على الإطلاق، بما في ذلك أقدم مثالين معروفين. كانت هذه الأجسام غير العادية متوهجة بالفعل بنور تريليون شمس عندما كان عمر الكون حوالي 670 مليون سنة فقط. الاكتشاف الذي نشر في علم الفلك والفيزياء الفلكيةيقدم أحد أوضح وجهات النظر حتى الآن عن الفصل الأول من نشأة الكون، ويثير تساؤلات جديدة حول كيفية تشكل الثقوب السوداء العملاقة بهذه السرعة بعد الكون. الانفجار العظيم.

وقال جوزيف حناوي، المؤلف المشارك وأستاذ الفيزياء في جامعة هارفارد: “توفر هذه الأجسام أفضل الأدلة لفهم كيفية تشكل الثقوب السوداء الهائلة”. جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا و جامعة ليدن. “هذه الوحوش – التي تزن مليارات المرات من كتلة شمسنا – كانت موجودة بالفعل بطريقة ما عندما كان الكون في بداياته. ليس لدينا بعد فهم جيد لكيفية نموها بهذه الضخامة وبهذه السرعة”.

صيد النجوم الزائفة الأولى في الكون

أمضى علماء الفلك عقودًا من الزمن في البحث عن النجوم الزائفة الأولى لأنها تقدم لمحة نادرة عن فجر الكون المجرات وولادة فائقة الكتلة الثقوب السوداء.

لكن العثور عليهم أمر صعب للغاية. تعتبر النجوم الزائفة التي كانت موجودة قبل أقل من 770 مليون سنة من الانفجار الكبير نادرة بشكل استثنائي لأن عددًا صغيرًا فقط من المجرات قد نما بشكل كبير بما يكفي لإنتاجها. وحتى عندما تكون موجودة، يمكن بسهولة الخلط بين ضوءها الخافت وبين النجوم الأقرب إلى الأرض.

الكون نفسه يضيف تحديا آخر. مع توسع الفضاء، يمتد الضوء الصادر عن هذه الأجسام القديمة من الأشعة فوق البنفسجية إلى الأطوال الموجية القريبة من الأشعة تحت الحمراء، وهو تأثير يُعرف باسم الانزياح الأحمر. لسوء الحظ، تتداخل هذه الأطوال الموجية مع توهج الأشعة تحت الحمراء الطبيعي للغلاف الجوي للأرض، مما يجعل اكتشاف الكوازارات الخافتة صعبًا للغاية من خلال التلسكوبات الأرضية. يستخدم علماء الفلك الانزياح الأحمر لتقدير مدى بعد الجسم ومدى ظهوره في التاريخ الكوني.

وقال الحناوي: “إن الانزياح نحو الأحمر بمقدار 7 يأخذنا إلى الوقت الذي كان فيه عمر الكون 750 مليون سنة فقط، أي أقل من 6% من عمره الحالي”.

قال المؤلف الرئيسي دامينغ يانغ، وهو طالب دكتوراه في مجموعة حناوي بجامعة ليدن: “هذان الأمران يجعلان العثور على النجوم الزائفة في هذه المسافات أمرًا صعبًا للغاية”. “لكل واحد منهم هناك آلاف النجوم في موقعنا درب التبانة والمجرات القريبة التي تبدو متطابقة تقريبًا في مسوحات التصوير. وبما أن ضوءها يمتد إلى الأشعة تحت الحمراء في مثل هذه المسافات، فإننا نحتاج إلى مسح واسع بما يكفي لالتقاط هذه الأجسام النادرة وعميق بما يكفي لاكتشاف ضوءها الخافت.

من الأرض، هذا البحث يكاد يكون مستحيلا. احتاج العلماء إلى تلسكوب فوق الغلاف الجوي للأرض.

إقليدس يُحدث تحولًا في البحث عن النجوم الزائفة القديمة

ال وكالة الفضاء الأوروبية أطلقت ال تلسكوب إقليدس الفضائي في عام 2023 لاستكشاف واحدة من الفترات الأقل فهمًا في التاريخ الكوني. من خلال دورانه فوق ضباب الأشعة تحت الحمراء للأرض، يستطيع إقليدس اكتشاف الأجسام الخافتة عبر مناطق هائلة من السماء لا تستطيع المراصد الأرضية الوصول إليها بسهولة.

وباستخدام بيانات من مسح إقليدس الواسع، اكتشف الباحثون 31 كوازارًا قديمًا غير مسبوق، يعود تاريخها إلى وقت كان فيه الكون حوالي 5٪ فقط من عمره الحالي. عند اكتمال المسح، سيتم رسم خريطة لأكثر من ثلث السماء بأكملها.

قبل إقليدس، لم يتمكن الفلكيون من تحديد سوى عدد صغير من النجوم الزائفة المبكرة شديدة السطوع. وهذا ما جعل من الصعب فهم كيف كان شكل المجموعة الأوسع من هذه الأشياء القديمة.

وقال دامينج: “إن إقليدس هو مغير حقيقي لقواعد اللعبة”. “في السابق، لم يكن بوسعنا العثور إلا على عدد قليل من النجوم الزائفة القديمة الأكثر سطوعًا، لكن إقليدس يتيح لنا البحث بشكل أكثر كفاءة عبر مناطق ضخمة من السماء لالتقاط الضوء الخافت. إنها أداة فريدة من نوعها كوازار الصيد.”

الثقوب السوداء العملاقة في الكون الوليد

لقد ألقى الباحثون بالفعل نظرة فاحصة على ثاني أقدم كوازار في العينة الجديدة. ووجدوا أنها تقع داخل مجرة ​​متربة وغنية بالغاز تمر بتكوين نجمي مكثف، مما يقدم لمحة نادرة عما قد تبدو عليه منازل الثقوب السوداء فائقة الكتلة.

تأتي هذه النجوم الزائفة من عصر إعادة التأين، وهو عصر محوري عندما حولت النجوم والمجرات الأولى الكون عن طريق تأين الهيدروجين المحايد الذي ملأ الفضاء بعد الانفجار الكبير. وضعت هذه الفترة الأساس للكون الذي نراه اليوم.

من بين 31 نجمًا زائفًا تم اكتشافها حديثًا، هناك 14 نجمًا لها انزياحات حمراء تبلغ 7 أو أعلى. وصل أقدم نجمين إلى انزياح نحو الأحمر قدره 7.69 و7.77، مما يجعلهما أقرب النجوم الزائفة التي تم رصدها على الإطلاق. وقد سافر ضوءها لما يزيد قليلا عن 13 مليار سنة، وكشف عنها كما ظهرت خلال أول 670 مليون سنة من عمر الكون. كما أنها تجاوزت الرقم القياسي السابق للمسافة الذي سجله فريق الحناوي في عام 2021.

السجل نفسه ليس سوى جزء من القصة.

“كل خطوة إلى الوراء في الزمن تجعل اللغز أكثر حيرة: كيف أنتج الكون ثقوبًا سوداء هائلة بهذه السرعة؟” قال الحناوي. “لقد اكتشفنا ثقوبًا سوداء تبلغ كتلتها مئات الملايين من المرات كتلة شمسنا في وقت كان فيه الكون بالكاد في بداياته.”

إذا نظرنا إلى الوراء حتى أبعد في الوقت المناسب

إن التقدم في تكنولوجيا التلسكوب وتحليل البيانات يدفع علم الفلك بسرعة إلى أعماق ماضي الكون. لقد استغرق الأمر أكثر من عقد من الزمن لاكتشاف أول 10 كوازارات أو نحو ذلك ذات انزياحات حمراء تبلغ 7 أو أكثر. لقد اكتشف إقليدس بالفعل أكثر من ذلك في عام واحد، أي أكثر من ضعف العدد المعروف لهذه الأشياء القديمة بشكل استثنائي.

أصبح التعلم الآلي لا يقل أهمية عن التلسكوبات الجديدة. يمكن للخوارزميات المتقدمة التدقيق في عشرات الملايين من المصادر الفلكية وتحديد مجموعة من النجوم الزائفة الحقيقية المخفية بين عدد لا يحصى من النجوم التي تبدو متطابقة تقريبًا.

أمضت مجموعة حناوي سنوات في تطوير البرنامج الذي يقف وراء هذه الاكتشافات. كما أنه يقود تطوير برنامج PypeIt، وهو برنامج معالجة البيانات الذي يستخدمه علماء الفلك في جامعة كاليفورنيا الذين يعملون مع تلسكوبات كيك. بفضل امتياز الجامعة في الوصول إلى كيك، تم التأكد من وجود ثلثي النجوم الزائفة المكتشفة حديثًا، بما في ذلك النجوم الثلاثة الأكثر بعدًا.

إن الإنجاز التالي للفريق هو اكتشاف أول كوازار يتجاوز الانزياح الأحمر بمقدار 8، والذي من شأنه أن يكشف عن جسم من داخل أول 630 مليون سنة من عمر الكون.

الاكتشافات ليست سوى البداية. برامج الرصد المعتمدة مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي سوف يقيس كتل هذه الثقوب السوداء، ويدرس الغاز المحيط بها، ويستخدم ضوءها لتتبع كيفية حدوث عملية إعادة التأين. وفي الوقت نفسه، سيقوم مصفوفة أتاكاما المليمترية الكبيرة بفحص تكوين الغبار والغاز والنجوم داخل المجرات المضيفة.

قال الحناوي: “الرؤية الأكبر هي جمع كل هذا معًا في جدول زمني متماسك: سجل كوازار للمليار سنة الأولى”.

المرجع: “إقليدس: اكتشاف 31 نجمًا زائفًا جديدًا عند 6.6 < z < 7.8" بقلم D. Yang، JF Hennawi، F. Guarneri، J. Wolf، S. Belladitta، J.-T. Schindler، A. C. N. Hughes، E. Bañados، D. J. Mortlock، J. Yang، F. Wang، X. Fan، K. Jahnke، D. Stern، C. J. Willott، A. J. Barth، H. J. Rottgering، R. G. Varadaraj، R. Decarli، A.-C. Eilers، M. Ezziati، Y. Fu، J. Huang، Gutierrez، Y. Harikane، K. Rubinur، CC Lovell، M. Magliocchetti، J. Matthee، F. Ricci، M. Scialpi، D. Scott، L. Spinoglio، F. Tarsitano، Y. Toba، F. Walter، JR Weaver، G. Zamorani، B. Altieri، A. Amara، S. Andreon، H. Aussel، C. Baccigalupi، M. Baldi، A. Balestra، S. Bardelli، P. Battaglia، A. Biviano، E. Branchini، M. Brescia، S. Camera، G. Cañas-Herrera، V. Capobianco، C. Carbone، J. Carretero، M. Castellano، G. Castignani، S. Cavuoti، KC Chambers، A. Cimatti، C. Colodro-Conde، G. Congedo، L. Conversi، Y. Copin، F. Courbin، HM Courtois، M. Cropper، J.-C. Cuillandre، H. Degaudenzi، G. De Lucia، C. Dolding، H. Dole، M. Douspis، F. Dubath، Fumana، S. Galeotta، K. George، B. Gillis، C. Giocoli، P. Gómez-Alvarez، J. Gracia-Carpio، A. Grazian، F. Grupp، L. Guzzo، S. Gwyn، SVH هوجان، إتش هوكسترا، دبليو هولمز، آي إم هوك، إف هورموث، إيه هورنستروب، إم جابفالا، إس كيرميش، بي كوبيك، ك. كويجكن، إم كوميل، إم كونز، إتش كوركي سونيو، إيه إم سي لو برون، إس ليجوري، بي بي ليلجي، في ليندهولم، آي لورو، جي ماينيتي، دي ماينو، E. Maiorano، O. Mansutti، O. Marggraf، M. Martinelli، N. Martinet، F. Marulli، R.J. Massey، H. J. McCracken، E. Medinaceli، S. Mei، Y. Mellier، M. Meneghetti، E. Merlin، G. Meylan، JJ Mohr، A. Mora، M. Moresco، L. Moscardini، E. Munari، R. Nakajima، C. Neissner، RC Nichol، S.-M. Niemi، C. Padilla، S. Paltani، F. Pasian، K. Pedersen، WJ Percival، V. Pettorino، S. Pires، G. Polenta، M. Poncet، LA Popa، L. Pozzetti، GD Racca، F. Raison، R. Rebolo، A. Renzi، J. Rhodes، G. Riccio، H.-W. ريكس، إي. روميلي، إم. رونكاريلي، سي. روسيت، بي. روشولم، آر. ساجليا، زي. صقر، دي. سابون، إم. سوفاج، إم. شيرمر، بي. شنايدر، تي. سكراباك، إيه. سيكرون، جي. سايدل، إس. سيرانو، إي. سيهفولا، بي. سيمون، سي. سيريجنانو، جي. سيري، إل. ستانكو، J. Steinwagner، P. Tallada-Crespí، I. Tereno، N. Tessore، S. Toft، R. Toledo-Moreo، F. Torradeflot، I. Tutusaus، L. Valenziano، J. Valiviita، T. Vassallo، Y. Wang، J. Weller، FM Zerbi، E. Zucca، G. Fabbian، M. Huertas-Company، J. مارتن فليتاس، بي. موناكو، في. سكوتيز، وم. فييل، 6 يوليو 2026، علم الفلك والفيزياء الفلكية.
دوى: 10.1051/0004-6361/202658883

ساهم في كتابة هذه القصة دامينغ يانغ وأنطوان باسيت وجان تشارلز كويلاندر من اتحاد إقليدس.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.