هل تخفي النقاط الحمراء الصغيرة ثقوباً سوداء أولية؟
هل تخفي إحدى «النقاط الحمراء الصغيرة» التي رصدها تلسكوب جيمس ويب ثقباً أسود تكوّن قبل النجوم؟ نمذجة جسم بعيد تفتح هذا الاحتمال، لكنها لا تثبته، وتكشف أي سيناريوهات نشأته أرجح.
قد يكون أحد أبعد الأجسام التي رصدها تلسكوب جيمس ويب الفضائي ثقباً أسود «أولياً» تكوّن قبل ولادة النجوم الأولى. هذا ما يطرحه باحثون من جامعة جونز هوبكنز بعد نمذجة حاسوبية لجسم يُعرف باسم QSO1، لكن وجود هذه الثقوب السوداء الأولية لم يتأكد حتى الآن. وكل ما أظهرته النمذجة أن بعض مسارات تكوّن الجسم أرجح من غيرها، وهذا لا يثبت أنه ثقب أسود أولي.
ما الثقب الأسود الأولي، وما علاقته بـ«النقاط الحمراء الصغيرة»؟
يرصد تلسكوب جيمس ويب الفضائي التابع لوكالة ناسا الكون المبكر، ومن بين ما التقطه أجسام تُسمّى «النقاط الحمراء الصغيرة» (Little Red Dots). وتبدو هذه الأجسام وكأنها تختفي قبل أن يبلغ عمر الكون ملياري سنة.
أما الثقوب السوداء الأولية فهي فرضية اقترحها ستيفن هوكينغ في سبعينيات القرن الماضي. وبحسبها، قد تتكوّن هذه الثقوب من تقلّبات في كثافة المادة بعد الانفجار العظيم بوقت قصير، أي قبل النجوم وقبل الغبار بين النجمي في المجرّات وقبل أي عنصر أثقل من الهيدروجين والهيليوم. ولم يظهر حتى اليوم دليل قاطع على وجودها.
ويوضح Valerio De Luca، عضو فريق الدراسة في قسم الفيزياء والفلك بجامعة جونز هوبكنز، الفرق بينها وبين الثقوب السوداء المعروفة: «الثقب الأسود جسم يولد من الموت الجاذبي لنجم. أما الثقوب السوداء الأولية فقصة مختلفة تماماً». ويضيف: «هي تأتي من فيزياء الكون المبكر التي سبقت النجوم الأولى، حين كان الكون يتمدد أُسّياً في الزمان والمكان. لذلك فإن آليات تكوين الثقوب السوداء الأولية مختلفة».
والثقوب السوداء الفلكية، أي النجمية، تنشأ من انهيار النجوم الضخمة وموتها في انفجار مستعر أعظم. وقد واجه العلماء صعوبة في التمييز بينها وبين الثقوب الأولية.
كيف اختبر الباحثون الفكرة؟
استخدم الفريق بيانات من تلسكوب جيمس ويب لاختبار ما إذا كان QSO1 يمكن أن يحتضن ثقباً أسود أولياً. ويبعد هذا الجسم نحو 13.1 مليار سنة ضوئية عن الأرض، ونراه اليوم كما كان بعد 700 مليون سنة من الانفجار العظيم. وهو مكوّن في معظمه من الهيدروجين والهيليوم، وهما أول عنصرين في الكون.
ثم بنى الباحثون نموذجاً لكيفية نشوء نقطة حمراء صغيرة مثل QSO1 من ثقب أسود أولي، وفحصوا ثلاثة سيناريوهات محتملة للتكوّن. والسيناريو الأرجح من بينها أن ثقباً أسود أولياً أصغر حجماً التهم الغاز والطاقة المحيطين به حتى بلغ حجم QSO1. ونُشرت النتائج في يونيو في مجلة Physical Review Letters، ويمكن الاطلاع على الورقة البحثية وبيان جامعة جونز هوبكنز.
ماذا تقول النتيجة وماذا لا تقوله؟
لا يدّعي الفريق أن QSO1 ثقب أسود أولي. يقول De Luca: «قد تحيط النقاط الحمراء الصغيرة بثقوب سوداء فلكية، وغالباً ما تفعل كثير منها ذلك، لكنها قد تكون أيضاً ثقوباً سوداء أولية، إذا كانت الثقوب السوداء الأولية موجودة». ويضيف: «فيصبح السؤال: أيّها أولي، وكيف نعرف ذلك؟».
وتحدّ الملاحظات الكونية من الاحتمالات المتاحة. يقول Loris Del Grosso، عضو الفريق في القسم نفسه: «هناك قيود على الثقوب السوداء الأولية تفرضها الملاحظات الكونية». ويضيف: «لا يمكن أن يكون عدد الثقوب السوداء الأولية في الكون كبيراً إلى حد معيّن، على سبيل المثال، ولا يمكن أن يكون عددها في العنقود الواحد كبيراً أكثر من اللازم».
ويرى Del Grosso أن العمل يوسّع الإمكانية النظرية: «كان الباب مفتوحاً أمام هذه النظرية، أي أن النقاط الحمراء الصغيرة قد تكون ثقوباً سوداء أولية. وقد فتحناه الآن أكثر قليلاً بإظهار أن بعض السيناريوهات أرجح من غيرها».
وتبقى أمام العلماء فجوة معرفية كبيرة. يقول De Luca: «لا نملك فهماً واضحاً لما يحدث في الكون المبكر بعد الانفجار العظيم مباشرة». ويضيف: «إذا كانت الثقوب السوداء الأولية موجودة، فلا بد أن شيئاً ما حدث لتكوينها أصلاً، وهذا سيكون اكتشافاً مفصلياً في الفيزياء».
ما الخطوة التالية؟
يخطط Del Grosso وزملاؤه لفحص النقاط الحمراء الصغيرة الأخرى التي رصدها تلسكوب جيمس ويب، وعددها نحو 100. ويريد الفريق أن يحدد كم منها يمكن أن يكون قد بدأ ثقباً أسود أولياً، وهو ما قد يقرّب الإجابة عن سؤال: أيّها أولي؟
أخبار ذات صلة
الباحثة Julie Elie فكّت شيفرة نداءات عصفور الزيبرا وترجّح أن يكون الطائر أول كائن نحاوره صوتياً
قلب المريخ المنصهر اختفى منذ زمن، لكن غرف الحمم قد تبقى
