Language
Country/Area
No result found
الولادة الغامضة للثقوب السوداء ذات الانفجار المباشر: لماذا تصدم هذه الثقوب السوداء فائقة الضخامة علماء الفلك؟
في التاريخ المبكر للكون، لاحظ العلماء بعض الأجسام الخاصة. وقد شكلت الطريقة التي ولدت بها هذه الأجسام فئة رئيسية في تطور المادة في الكون: الثقوب السوداء ذات الانفجار المباشر (DCBHs). تم إنشاء هذه الثقوب السوداء الغامضة منذ حوالي 100 إلى 250 مليون سنة، وهي فترة تعرف باسم الانزياح الأحمر z بين حوالي 15 و 30.
تختلف عملية تشكل الثقوب السوداء بالانفجار المباشر عن الثقوب السوداء في النظريات التقليدية. وتتكون هذه الثقوب السوداء من خلال انهيار الجاذبية المباشر وليس من خلال التطور من موت النجوم.
يتطلب تكوين الثقب الأسود الناتج عن الانفجار المباشر ظروفًا بيئية محددة. تشمل الشروط الرئيسية: غازًا لا يحتوي على أي محتوى معدني (يحتوي فقط على الهيدروجين والهيليوم)، وتشعيع فوتونات ليمان-فيرنر بدرجة كافية لإثارة ذرات الهيدروجين، وتيار ليزر قادر على تدمير جزيئات الهيدروجين. تمنع هذه الظروف الغاز من التبريد والتفتت، مما يسمح لسحابة الغاز بالخضوع لانهيار الجاذبية بشكل سليم والوصول إلى كثافات مادة عالية للغاية.
عندما تصل كثافة المادة إلى حوالي 107 جم/سم3، فإن هذه السحب الغازية ستخضع لعدم استقرار نسبي عادي وتتحول إلى ثقوب سوداء انفجارية مباشرة. وهذا يعني أنهم ولدوا مباشرة من سحب الغاز البدائية، وليس من أسلاف نجمية.
وفقًا لمحاكاة حاسوبية تم الإبلاغ عنها في يوليو 2022، وجد الباحثون أنه في ظل ظروف نادرة، يمكن للتدفقات المتراكمة القوية والباردة أن تخلق ثقوبًا سوداء ضخمة دون إشعاعات فوق بنفسجية وتدفقات تفوق سرعة الصوت. تُظهر هذه المحاكاة أنه في بيئة نمت إلى حوالي 40 مليون كتلة شمسية، تشكلت في النهاية العديد من العمالقة الفائقة وتحولت بنجاح إلى ثقوب سوداء ذات انفجار مباشر.
ندرة انفجارات الثقوب السوداء المباشرة
تُعتبر الثقوب السوداء القابلة للانفجار المباشر من الأجسام النادرة للغاية في الكون ذي الانزياح الأحمر العالي. تظهر عمليات المحاكاة الكونية الحالية أن عدد هذه الثقوب السوداء عند الانزياح الأحمر 15 قد يكون حوالي 1 فقط لكل جيجا فرسخ فلكي مكعب. يتأثر هذا التنبؤ بشدة بالتدفق الأدنى لفوتون ليمان-فيرنر، وفي ظل بعض السيناريوهات الأكثر تفاؤلًا، يمكن أن تصل كثافة DCBHs إلى 107 خلية لكل جيبلتو ثانية مكعبة.
اكتشاف الثقوب السوداء ذات الانفجار المباشر
في عام 2016، استخدم فريق من الباحثين بقيادة عالم الفيزياء الفلكية فابيو باكوتشي من جامعة هارفارد بيانات من تلسكوب هابل الفضائي ومرصد شاندرا للأشعة السينية لتحديد اثنين من المرشحين للانفجار المباشر للثقوب السوداء لأول مرة. يقع جميع هؤلاء المرشحين في منطقة الانزياح الأحمر التي تبلغ z>6، وتتوافق خصائصهم الطيفية في مجال CANDELS GOODS-S مع التوقعات.
من المتوقع أن تنتج هذه الثقوب السوداء المنفجرة بشكل مباشر إشعاعات تحت حمراء أكثر أهمية من المصادر الأخرى ذات الانزياح الأحمر العالي، وستكون عمليات الرصد الإضافية، خاصة باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي، أمرًا بالغ الأهمية لتأكيد طبيعة هذه المصادر.
الاختلافات عن الثقوب السوداء الأخرى
بخلاف عملية تكوين الثقوب السوداء البدائية، والتي ترتبط بالانهيار المباشر للطاقة والمواد المشحونة، فإن تكوين الثقوب السوداء ذات الانفجار المباشر ينتج عن انهيار مناطق غازية كبيرة وكثيفة بشكل غير عادي. ومن الجدير بالذكر أن الثقوب السوداء التي تشكلتها نجوم الجيل الثالث (أي نجوم المجموعة الثالثة) لا تنتمي إلى فئة الثقوب السوداء ذات الانفجار المباشر.
الملخص
إن اكتشاف الثقوب السوداء ذات الانفجار المباشر لا يوسع فهمنا لتكوين الثقوب السوداء فحسب، بل يكشف أيضًا عن الظواهر المعقدة التي قد تكون موجودة في الكون المبكر. تعيد هذه الأجسام الغامضة تعريف فهمنا الأساسي لتطور الكون. ومع تقدم العلم والتكنولوجيا، هل سنتمكن من كشف المزيد من أسرار هذه الثقوب السوداء في المستقبل؟
