استخدم علماء الفلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية لتأكيد أن الثقوب السوداء الهائلة الكتلة يمكنها تجويع مجراتها المضيفة من الوقود الذي تحتاجه لتكوين نجوم جديدة. استخدم الفريق الدولي، الذي تقوده جامعة كامبريدج، تلسكوب ويب لمراقبة مجرة بحجم مجرة درب التبانة تقريبًا في الكون المبكر، بعد حوالي ملياري عام من الانفجار العظيم. مثل معظم المجرات الكبيرة، يوجد ثقب أسود هائل الكتلة في مركزها. ومع ذلك، فإن هذه المجرة "ميتة" بشكل أساسي: فقد توقفت في الغالب عن تكوين نجوم جديدة. حقوق النشر:
Credit: Francesco D'Eugenio
استخدم علماء الفلك تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا ووكالة الفضاء الأوروبية لتأكيد أن الثقوب السوداء الهائلة الكتلة يمكنها تجويع مجراتها المضيفة من الوقود الذي تحتاجه لتكوين نجوم جديدة. تم نشر النتائج في مجلة Nature Astronomy.
استخدم الفريق الدولي، الذي شارك في قيادته جامعة كامبريدج، تلسكوب ويب لمراقبة مجرة بحجم مجرة درب التبانة تقريبًا في الكون المبكر، بعد حوالي ملياري عام من الانفجار العظيم. ومثل معظم المجرات الكبيرة، يوجد في مركزها ثقب أسود فائق الكتلة. ومع ذلك، فإن هذه المجرة "ميتة" في الأساس: فقد توقفت في الغالب عن تكوين نجوم جديدة.
قال الدكتور فرانسيسكو ديوجينيو، المؤلف المشارك من معهد كافلي لعلم الكونيات في كامبريدج: "بناءً على الملاحظات السابقة، كنا نعلم أن هذه المجرة كانت في حالة إخماد: فهي لا تشكل العديد من النجوم نظرًا لحجمها، ونتوقع وجود رابط بين الثقب الأسود ونهاية تكوين النجوم".
ومع ذلك، حتى ظهور تلسكوب ويب، لم نتمكن من دراسة هذه المجرة بتفاصيل كافية لتأكيد هذه الصلة، ولم نعرف ما إذا كانت هذه الحالة الإخماد مؤقتة أم دائمة".
هذه المجرة، التي أطلق عليها رسميًا اسم GS-10578 ولكن لقبت بـ "مجرة بابلو" نسبة إلى الزميل الذي قرر مراقبتها بالتفصيل، ضخمة لمثل هذه الفترة المبكرة من الكون: كتلتها الإجمالية حوالي 200 مليار مرة كتلة شمسنا، وتشكلت معظم نجومها بين 12.5 و11.5 مليار سنة مضت.
قال المؤلف المشارك البروفيسور روبرتو مايولينو، من معهد كافلي لعلم الكونيات: "في الكون المبكر، تشكل معظم المجرات الكثير من النجوم، لذلك من المثير للاهتمام أن نرى مثل هذه المجرة الميتة الضخمة في هذه الفترة من الزمن. إذا كان لديها الوقت الكافي للوصول إلى هذا الحجم الهائل، فمن المرجح أن تحدث أي عملية أوقفت تكوين النجوم بسرعة نسبية".
باستخدام ويب، اكتشف الباحثون أن هذه المجرة تطرد كميات كبيرة من الغاز بسرعات تبلغ حوالي 1000 كيلومتر في الثانية، وهي سرعة كافية للهروب من جاذبية المجرة. يتم "دفع" هذه الرياح سريعة الحركة خارج المجرة بواسطة الثقب الأسود.
مثل غيرها من المجرات التي تتجمع فيها الثقوب السوداء، فإن "مجرة بابلو" تتدفق منها رياح سريعة من الغاز الساخن، ولكن هذه السحب الغازية رقيقة وقليلة الكتلة. وقد اكتشف ويب وجود مكون جديد للرياح، والذي لم يكن من الممكن رؤيته باستخدام التلسكوبات السابقة. هذا الغاز أكثر برودة، مما يعني أنه أكثر كثافة، والأهم من ذلك أنه لا ينبعث منه أي ضوء. ويستطيع ويب، بحساسيته الفائقة، أن يرى هذه السحب الغازية الداكنة لأنها تحجب بعض الضوء من المجرة خلفها.
إن كتلة الغاز التي يتم إخراجها من المجرة أكبر مما قد تحتاجه المجرة لمواصلة تكوين نجوم جديدة. وفي الأساس، فإن الثقب الأسود يجوِّع المجرة حتى الموت.
"لقد وجدنا الجاني"، كما قال ديوجينيو. "إن الثقب الأسود يقتل هذه المجرة ويبقيها خاملة، من خلال قطع مصدر "الغذاء" الذي تحتاجه المجرة لتكوين نجوم جديدة".
وعلى الرغم من أن النماذج النظرية السابقة تنبأت بأن الثقوب السوداء لها هذا التأثير على المجرات، إلا أنه قبل ويب، لم يكن من الممكن اكتشاف هذا التأثير بشكل مباشر.
وقد تنبأت النماذج السابقة بأن نهاية تشكل النجوم لها تأثير عنيف ومضطرب على المجرات، مما يؤدي إلى تدمير شكلها في هذه العملية. ولكن النجوم في هذه المجرة ذات الشكل القرصي لا تزال تتحرك بطريقة منظمة، مما يشير إلى أن هذا ليس هو الحال دائمًا.
وقال مايولينو: "كنا نعلم أن الثقوب السوداء لها تأثير هائل على المجرات، وربما يكون من الشائع أن توقف تشكل النجوم، ولكن حتى ويب، لم نتمكن من تأكيد ذلك بشكل مباشر. إنها طريقة أخرى تجعل ويب قفزة عملاقة إلى الأمام من حيث قدرتنا على دراسة الكون المبكر وكيف تطور".
ستخبرنا الملاحظات الجديدة التي تم إجراؤها باستخدام مصفوف أتاكاما الكبير للمليمتر-تحت المليمتر (ALMA)، والذي يستهدف أبرد المكونات الغازية وأكثرها ظلامًا في المجرة، بالمزيد عن ما إذا كان هناك أي وقود لتكوين النجوم لا يزال مخفيًا في هذه المجرة وأين، وما هو تأثير الثقب الأسود الهائل في المنطقة المحيطة بالمجرة.
المصدر: