أقدم ثنائي كوازارات يتحدى فهمنا للكون المبكر
رصد علماء الفلك أقدم وأبعد ثنائي كوازارات معروف، يضم ثقبين أسودين فائقَي الكتلة يفصل بينهما 18,100 سنة ضوئية. اكتشاف مذهل يربك النماذج الحالية ويفتح أسئلة جديدة عن نشأة الثقوب السوداء العملاقة والمجرات الأولى.
رصد علماء فلك زوجاً من الكوازارات الضخمة، تغذّيهما ثقوب سوداء فائقة الكتلة، كما كانت بعد 900 مليون سنة من الانفجار العظيم. ويُعدّ هذا الزوج أقدم ثنائي كوازارات وأبعده رُصد حتى الآن، وتتحدى كتلته وعمره والمسافة الضئيلة بين مكوّنيه النماذج الحالية لنمو الثقوب السوداء في الكون المبكر.
أطلق الفلكيون على الزوج الاسم J1602+4228AB، ولقّبوه Nāpōwawāʻenakaulua، ومعناه: جسمان سماويان من ظلمة قوية لا يُسبر غورها، في وهج حرارة تعيد تدوير الطاقة إلى الكون. ونُشرت النتائج الثلاثاء 10 نوفمبر في مجلة The Astrophysical Journal Letters، وتتوافر الورقة البحثية وبيان NOIRLab عن الاكتشاف على الإنترنت.
ما الذي رُصد بالضبط؟
الكوازار جسم شديد اللمعان يتشكل حين يلتهم ثقب أسود فائق الكتلة المادة المحيطة به في قرص تراكم، وهو قرص من الغاز والغبار يدور حول الثقب. ويسخّن الاحتكاك هذا القرص حتى قد يتوهج بأكثر مما تتوهج به نجوم المجرة المحيطة به مجتمعة.
يفصل بين الثقبين الأسودين في الزوج 18,100 سنة ضوئية، أي نحو خُمس قطر درب التبانة. وتبلغ كتلة أحدهما 1.5 مليار مرة كتلة الشمس، وكتلة الآخر 400 مليون مرة كتلتها. وهو أكثر أزواج الكوازارات تراصاً بين ما اكتُشف في «الفجر الكوني» (Cosmic Dawn)، وهي المرحلة التي أعقبت ولادة النجوم والمجرات والثقوب السوداء الأولى. وهو كذلك الزوج الثالث من الكوازارات الذي يُعثر عليه في تلك المرحلة.
كيف عثر الفريق عليه؟
بدأت القصة من مسح Aether الذي ينفّذه تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) لإجراء تعداد للأجرام في الكون المبكر. وقد بدأ التلسكوب عمله في عام 2022، ووجد كوازارات تعود إلى 400 مليون سنة بعد الانفجار العظيم. وكشف مطياف NIRSpec، وهو الجهاز الذي يحلل ضوء الأجرام إلى ألوانه المكوّنة، عن 200 كوازار ضمن المسح، أي أقل بقليل من نصف الكوازارات المعروفة حالياً في الكون المبكر.
وأثناء تصفح الباحثين بيانات Aether، تبيّن لهم أن الكوازار J1602+4228A له رفيق هو J1602+4228B. غير أن فصل كوازارين بعيدين متقاربين إلى هذا الحد صعب، فالكوازارات البعيدة خافتة ويصعب رصدها بالتلسكوبات الأرضية، كما أن بُعدها الشاسع مع صغر المسافة بينها يجعل تمييز كل منها على حدة أمراً عسيراً. وقد تمكن تلسكوب Gemini North من فصل الزوج بفضل توافق التوقيت وملاءمة الطقس فوق Maunakea، وهو بركان خامد في جزيرة هاواي يقع عليه التلسكوب.
لماذا يربك هذا الزوج النماذج الحالية؟
تُعدّ أزواج الكوازارات القريبة متوقعة بكثرة، لأن اندماج المجرات الذي يجمع الثقوب السوداء الفائقة الكتلة متكرر، لكنّ رصدها نادر للغاية، فمرحلة الكوازار قصيرة بالمقاييس الكونية. وتقول النماذج الحالية إن الثقوب السوداء تحتاج إلى مليار سنة على الأقل من التغذّي والاندماج لتبلغ كتلة تعادل ملايين أو مليارات أضعاف كتلة الشمس.
وقالت Silvia Onorato، قائدة فريق البحث في NOIRLab: «لا يوجد تفسير نظري قاطع لكيفية وجود كوازار عملاق واحد من هذا النوع في مرحلة مبكرة كهذه من عمر كوننا، فضلاً عن وجود اثنين».
وأوضحت Onorato أن عمر الكون يبلغ 13.8 مليار سنة، وأن الحقبة التي رُصد فيها الزوج تمثّل جزءاً من 13 جزءاً من هذا العمر. وأضافت: «رصدنا Nāpōwawāʻenakaulua في وقت لم يكن فيه الكون قد بلغ سوى جزء من ثلاثة عشر جزءاً من عمره، والمدهش أن ثقوبه السوداء الفائقة الكتلة لا تقل كتلةً عن تلك التي نراها اليوم».
ماذا يمكن أن يعلّمنا؟
تقول Onorato إن الزوج قد يساعد العلماء على فهم كيفية تجمّع المجرات في الفجر الكوني. وأضافت: «Nāpōwawāʻenakaulua بيئة فريدة حقاً، إنه مختبر لعلماء الفلك لدراسة كيفية تجمّع المجرات الضخمة الأولى وثقوبها السوداء المركزية معاً عبر التفاعلات المباشرة بين المجرات في هذه الأزمنة المبكرة».
وإلى أن يُفسَّر ذلك، يبقى سؤال كيف بلغ ثقبان أسودان هذه الكتلة في زمن قصير كهذا مفتوحاً أمام النماذج النظرية.
أخبار ذات صلة
عيّنة الكويكب Bennu تكشف عن أصول مختلفة للجزيئات العضوية
علماء صينيون يبردون ذرات إلى درجات قريبة من الصفر المطلق في تجربة فضائية
رائد الفضاء الباكستاني سيكون أول زائر أجنبي لمحطة تيانغونغ الصينية هذا الشهر
