اكتشاف استثنائي: مجرة نادرة بها ثلاثة ثقوب سوداء تقود علماء الفلك إلى أضخم الأجسام في الكون!

لطالما كان علماء الفلك مفتونين بالثّقوب السّوداء فائقة الكتلة، والتي تعدّ من أكبر الأجسام في الكون. يمكن العثور على هذه الوحوش الكونية في مراكز مجموعات ضخمة من المجرّات، والتي تمتلك كتل تتجاوز 10 مليارات أضعاف كتلة شمس. ومع ذلك، فقد حيّر حجمها الهائل العلماء لسنوات.

في الآونة الأخيرة، أدّى اندماج مجرّة نادرة مع ثلاثة ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مركزها إلى تزويد الباحثين برؤى جديدة حول أصول الثقوب السوداء فائقة الكتلة.

باستخدام محاكاة كونية عالية الدقة تدعى "أستريد"، قام فريق من الباحثين بوضع نموذج لتطوّر الكون كما ظهر منذ حوالي 11 مليار سنة. في المحاكاة، لاحظ الفريق ولادة ثقب أسود فائق الكتلة بعد اندماج ثلاث مجرّات. احتوت كل من هذه المجرات على الكوازار الخاص بها، وهو ثقب أسود فائق الكتلة يتغذّى على الغاز ويولّد اندفاعات هائلة من الإشعاع. عندما اندمجت الكوازارات الثلاثية، شكلوا معاً ثقباً أسوداً أكثر ضخامة وأطلقوا جرعات تغذية هائلة سمحت للثقب المدمج بالوصول إلى حالة فائقة الكتلة.

وفقاً لمؤلّفة الدراسة الرئيسي، Yueying Ni، وجد الفريق "نظاماً نادراً جدّاً يحتوي على ثلاثة أضعاف النّجوم الزّائفة في عصر الظّهيرة الكونية". كان النظام مكوّناً من ثلاثة أشباه ساطعة مدعومة بالثقوب السّوداء الهائلة، كلّ منها يقيم في مجرّات ضخمة تبلغ كتلتها حوالي 10 أضعاف كتلة مجرّة درب التّبانة.

أظهرت محاكاة الفريق أنّ الكوازارات الثّلاثية قد اندمجت على مدار 150 مليون سنة وشكّلت أكبر ثقب أسود في المحاكاة بأكملها، بكتلة تزيد عن 300 مليار مرة كتلة الشّمس. تعتقد ني أنّ ندرة أنظمة الكوازارات الثلاثية قد تفسّر لماذا تكون الثقوب السوداء فائقة الكتلة في الكون الفعليّ بعيدة المنال.

وأوضحت أنّه "في مجرة معزولة، عندما ينمو الثّقب الأسود بشكل كبير بما فيه الكفاية، فإنّه سيرسّب ردود فعل قويّة على محيطه ويحدّ من المزيد من النّمو السّريع لنفسه." بعبارة أخرى، فإنّ تكوين ثقب أسود فائق الكتلة بكتلة حتّى في الطرف السفلي من الطيف (حوالي 10 مليارات ضعف كتلة الشمس) لن يحدث إلّا في سيناريوهات نادرة جداً ومتطرّفة.

كعمل مُتابِع، يعتزم الفريق إجراء تحليل إحصائيّ لأنظمة الكوازارات المتعدّدة في محاكاة ASTRID لدراسة خصائص المجرّات المضيفة، وإجراء ملاحظات وهميّة، وتتبّع كيفيّة تطوّر الثقب الأسود فائق الكتلة والمجرّة المضيفة مع تطوّر عائدات المحاكاة.

نُشر البحث في مجلة The Astrophysical Journal Letters في نوفمبر 2022