تـرجمة: د.سـامح نـور drsamehnour@gmail.com
الثقوب السوداء فائقة الضخامة
المحرّكات التي تشغّل كوننا
الثقوب السوداء فائقة الضخامة أحد اللاعبين الأساسيين
في تطوّر المجرات
دون الثقوب السوداء فائقة الضخامة
لما تواجدَت مجرة درب التبانة أو الشمس أو الأرض أو أنتم
إنها القوة الدافعة في قلب
قرابة كل مجرة في الكون
إنها أرهب وأفزع وأغرب نواحي
عالمنا، والتي تأسرني
ظهر الآن لغزٌ جديد
عن أقدم الثقوب السوداء فائقة الضخامة
نرى الثقوب السوداء فائقة الضخامة
في الكون المبكّر
ولا نفهم كيف نمت بالغة الضخامة بتلك السرعة
لدينا دلائل عن نشأتها
لكن أيمكننا حل لغز
هذا التعاظم الفائق في النموّ؟
"طرق عمل الكون" "مولد الثقوب السوداء العملاقة"
،2017
العلماء المحدّقون عميقًا في
الكون العميق يكتشفون شيئًا
..غير متوقع تمامًا
ثقبٌ أسود شاسع فائق الضخامة يعود
لأوائل أيام الكون
كان بعد الانفجار العظيم بـ690 مليون عام
كان الكون قرابة 5% أو 6% من عمره الآن
العثور على ثقبٍ أسود فائق الضخامة في الكون الوليد
كالعثور على لاعب الطرف الدفاعي الضخم بكرة القدم الأمريكية
في ملعب الصغار
شيءٌ بتلك الضخامة لم يكن ينبغي تواجده يافعًا
الثقب الأسود فائق الضخامة كان مبكّرًا للغاية
كان ضخمًا للغاية، 800 مليون ضِعف كتلة شمسنا
في بضعة مئات ملايين السنوات وحسب
تمكّن الكون بطريقة ما من سحق قرابة
ما يكافئ بليون شمس
من المادة إلى ثقبٍ أسود هائل
ولا نعلم كيف يمكن ذلك
..نقيس الثقوب السوداء بكتلة شمسنا
الكتلة الشمسية
الثقوب السوداء العادية أو النجمية من بضعة
إلى مئة كتلة شمسية
تزن الثقوب السوداء فائقة الضخامة من مئة ألف إلى بلايين الشموس
ووجد العلماء حاليًا أكثر من مئةٍ من تلك الوحوش في الكون الوليد
وصُدمنا إذ عثرنا على إحداها يتواجد مبكّرًا للغاية
بعد الانفجار العظيم
كان غريبًا بصريح القول
لكن العثور على مجموعة كاملة
متواجدة من تلك الأشياء
في مواضعها في باكورة الزمان
وننظر إليها أمرٌ صادم
نعتقد أن الثقوب السوداء فائقة الضخامة
ربما تساعد بتفسير تطوّر ومصير الكون
يناضل الفلكيون لفهمها
فهم نشأة
الثقوب السوداء فائقة الضخامة
وكيف تنشأ مبكّرًا للغاية في تاريخ الكون
شيءٌ قد يغيّر علم الفلك والفيزياء الفلكية كافّة
كيف ينشأ شيءٌ بالغ الضخامة
في وقتٍ وجيز؟
..إنه سؤال كبير ،لنبدأ الإجابة عنه
يجب أن نبدأ بالأسئلة الصغيرة
كيف تنشأ الثقوب السوداء النجمية العادية؟
تنشأ الثقوب السوداء من انهيار النجوم
..يعلم الجميع ذلك يوجد نجمٌ ضخمٌ بما يكفي
وينهار إلى ثقبٍ أسود
يموت النجم الضخم في انفجار مستعر أعظم عنيف
ولو لديه كتلة كافية، فما يتبقّى
ينهار إلى ثقبٍ أسود
كلما كبر النجم
كبُر حجم الثقب الأسود ابتداءً
أكانت نجوم الكون المبكّر
ضخمة بما يكفي لتنهار إلى ثقوب سوداء فائقة الضخامة؟
كان الكون المبكّر مختلفًا للغاية
عن الكون الذي ترونه من حولنا اليوم
كان يعجّ بالكامل بغازي الهيدروجين والهيليوم
تكدَّس الغاز إلى سحب عملاقة
والتي انهارت تحت جاذبيتها
أشعل الاندماج النووي الألباب الكثيفة
وولدت النجوم الأولى
نعتقد الآن أن تلك السحب الأولى من الغاز
ربما صنعَت نجومًا أضخم من التي تصنعها
سحب الغاز في جوارنا أو كوننا اليوم
يمكن نشأة نجومٍ ضخمة ندعوها
نجوم الجيل الثالث والتي كانت بالغة الضخامة
نجوم الجيل الثالث أعتق أنواع النجوم
..كديناصورات نجمية
حكمَت الكون لأمدٍ طويل
إنها الآن منقرضة
لكانت نجومًا غريبة
لكانت بالغة السطوع في الضوء فوق البنفسجي
ولكان لها بصمة فريدة
تختلف تمامًا عن النجوم اليوم
لكن لأنها بالغة الضخامة والسطوع
فحيواتها قصيرة
عاشت تلك النجوم ..الأولى سريعة وماتت يافعة
تتفجّر في مستعرات عظمى لتخلّف وراءها ثقوبًا سوداء
لكن أكانت ثقوبًا سوداء فائقة الضخامة؟
،عندما يتفجّر نجمٌ ،يصير مستعرًا أعظم
تنقذف أغلب كتلته
تنقذف وحسب
لتخلّف نجمًا نيوترونيًا كثيفًا أو ربما ثقبًا أسود
لكن لن تكون له كتلة كبيرة
لأن أغلب الكتلة قد قُذفت
رغم أن نجوم الجيل الثالث في الكون الوليد
كانت ضخمة جدًا
فلم تكن ضخمة بما يكفي لتخلّف وراءها ثقبًا أسود فائق الضخامة
عندما تنفجر
ربما لو تخطّينا خطوة المستعر الأعظم
فربما يكون مسارًا لفهم كيف نشأت الثقوب السوداء فائقة الضخامة
أيمكن أن تنهار كتلة النجم المحتضر كافة
إلى ثقبٍ أسود؟
قد يقبع دليل في مجرّة تُكنّى بمجرة الألعاب النارية
لدى مجرة الألعاب النارية هذا
الاسم الآسر لأنه عندما تنظرون إليها
تجدون انفجارات المستعرات العظمى العديدة
لتصنع عرضًا كبيرًا
حديثًا، كان يراقب الفلكيون
نجمًا بالغ السطوع في مجرة الألعاب النارية
هذا النجم من النوع
الذي نعلم أنه يتفجّر في مستعرٍ أعظم
توقّع العلماء تفجّره
لكن قام بشيءٍ أغرب
علم الفلك رائع لأنك ترى أحيانًا أشياءً
أمام عينيك ولا يمكنك تفسيرها
رأينا النجم بأكمله اختفى وحسب
في 2007، بدا النجم هكذا
بحلول 2015، اختفى تمامًا
لم يحدث توهجٌ
أو نثائر من انفجار مستعر أعظم
فما الذي يجري بحق السماء؟
اتضح أنه ليس كل نجم ضخم ينفجر
بكل انفجارات المستعر الأعظم المعتاد
قد يحدث ما يسمّى المستعر الأعظم الفاشل
يفشل المستعر الأعظم عندما لا تفلت الموجة الصدمية المتولّدة داخل النجم المنهار
في بعض الأحيان، عندما يكون النجم ضخمًا للغاية
لن تسنح فرصة للموجة الصدمية حتى تشقّ طريقها
خارج النجم حين ينهار النجم ذاته إلى ثقبٍ أسود
فيحدث المستعر الأعظم الفاشل
نجم مجرة الألعاب النارية ربما كان ضخمًا بما يكفي
ليكبح انفجاره قبل الانهيار
ليُكوّن ثقبًا أسود
ينهار كل شيء إلى ثقبٍ أسود
ربما تجد ثقبًا أسود
بكتلة النجم الأصلي جميعها
بالعودة إلى الكون المبكّر
هل ماتت نجوم الجيل الثالث
كمستعرات عظمى فاشلة
لتخلّف ثقوبًا سوداء فائقة الضخامة؟
نجوم الجيل الثالث لا تبدو لي
منافسة جيّدة كأجرمٍ سابقة للثقوب السوداء فائقة الضخامة
لا تمتلك كتلة كافية
حتى أضخم النجوم
أضخم من شمسنا مئتي مرة
بينما الثقوب السوداء فائقة الضخامة ملايين أو بلايين
ضِعف كتلة شمسنا
الثقوب السوداء المبكّرة فائقة الضخامة
لا يمكن أن تنشأ من النجوم المنهارة
حتى النجوم العملاقة ليست ضخمة بما يكفي
فهل هناك مسار آخر حتى تكون فائقة الضخامة؟
أكانت الثقوب السوداء النجمية
لاعبي كمال أجسام كونيين على برنامج سريع لتضخيم الحجم؟
كيف صارت الثقوب السوداء فائقة الضخامة
في الكون المبكّر ضخمة للغاية بتلك السرعة؟
استبعدنا فكرة نشأتها من انهيار نجومٍ ضخمة
ربما بدأت كثقوب سوداء نجمية أصغر ونمت فائقة الضخامة بالالتهام
الثقوب السوداء لا تدقّق بالطعام
تستهلك أيًا ما يعترض مسارها
غازًا أو كواكبَ أو نجومًا
لا يهمّ، وكل ما تستهلكه يضيف كتلة للثقب الأسود
رصدنا ثقبًا أسود ذا كتلة نجمية
يتغذّى حاليًا في مجرتنا درب التبانة
كونه خمسة عشر ضِعف كتلة الشمس
فإن الدجاجة إكس-1 يتغذّى بثبات
من المادة التي تدور حوله
تتغذّى أغلب الثقوب السوداء من أشياء تسمّى
الأقراص المزوّدة
إنها أشبه بالحلقات حول زحل
يوجد قرصٌ سميك أو رفيع
من المادة حول الثقب الأسود يقوم بتغذيته
القرص المزوّد للدجاجة إكس-1
يُعاد ملؤه باستمرار من مصدر مجاور
نجمٌ شاسع عشرون ضِعف كتلة الشمس يسمّى العملاق الفائق الأزرق
ظلّ يتغذّى الثقب الأسود على الغاز
من ذلك النجم لقرابة خمسة ملايين عام
فلو سألتم، كيف تأكل الثقوب السوداء أو تستهلك الغاز؟
الإجابة بالجاذبية
إنها أجرام ضخمة للغاية، وكل ما يقترب
من كرة تأثيرها يستهلكه الثقب الأسود
كلما اكتسب الثقب الأسود كتلة
اشتدّت جاذبيته وجذب المزيد من الطعام
الثقب الأسود النامي أشبه
بكرة ثلجية تتدحرج أسفل تل
كلما كبرت الكرة الثلجية كدّست المزيد من الجليد فتصير أضخم
إنه تأثير جامح
حتى لو اتبع الدجاجة إكس-1 هذا المسار الجامح في النموّ
فلن يصل مطلقًا لحالة الضخامة الفائقة
الثقوب السوداء بالكون المبكّر
لابدّ وأن التهمت بمعدّل أسرع
المعضلة الأكبر كيف يتسنّى
وقتٌ كافي في الكون المبكّر
لينمو من ثقب أسود صغير وُلد من نجمٍ
إلى شيء فائق الضخامة؟
جي آر إس 1915 ثقبٌ أسود نجمي آخر
إنه شرهٌ، يتجرّع حتى
أربعين ضِعف معدّل الدجاجة إكس-1
وعندما يتجرّع شيءٌ الطعام بتلك السرعة
فيبدأ بالتسخّن
يكدّس الثقب الأسود الكثير من المادة
وبينما يأكل
يَسخن القرص المزوّد
إلى حرارة عاتية
وفي تلك الحرارة العالية
يخرج الكثير من الضوء من النظام
فكلما التهم الثقب الأسود وابتلع مادّة أكثر
شَعّ أسطع
الثقب الأسود النجمي يأكل أحيانًا كثيرًا
وبسرعة، فيقوم قرصه المزوّد
بقذف إشعاع أسطع مليون مرة من شمسنا
لكن لذلك السطوع نتائج خطيرة
يمنع الثقب الأسود عن الأكل والنموّ أكثر
لو أردتموني اكتساب أكبر كتلة ممكنة
بأسرع ما يمكن
فداوموا على إطعامي شطائر ..اللحم أو ما شابه، لكن
لدى الثقوب السوداء مشكلة عندما تأكل كثيرًا
تميل أن تبتلع الكثير من الطعام
من جوارها، لكن حينها
تشعّ مادة كثيرة
فتُبعد أغلب الطعام
السطوع أو اللمعان
يشتدّ فيُبعد
المادّة القادمة
أشبه بصمام الأمان يسمّى حدّ إدينتون
فمن كل النواحي، معدّل إدينتون
أشبه بمحدّد سرعة نموّ الثقوب السوداء
قد يكون الحاكم الذي يمنع الثقوب السوداء
من النموّ أسرع
بمجرّد تكديس المزيد والمزيد من الغاز فيه
سيصل في النهاية إلى حد إلينتون
والغاز الزائد
الذي تُكدّسه لن يصل إلى الثقب الأسود
تلك الطريقة الكونية لتحديد الحصص
يعني أن الثقوب السوداء النجمية
في الكون المبكّر لم تكتسب وزنًا بسرعة تكفي
لتصير فائقة الضخامة
تحتاج الثقوب السوداء إلى وقتٍ لتنمو
تحتاج إلى الطعام تحتاج إلى الأكل
ربما تحتاج أن تتخطى بعض الخطوات
ربما تحتاج البدء بحجم متوسط أو أكبر
حتى تصير فائقة الضخامة حين نرصدها
فهل كان هنالك نوعٌ آخر من الثقوب السوداء
في الكون المبكّر؟
شيءٌ ضخمٌ بما يكفي لينمو إلى فائق الضخامة
في الوقت المتاح؟
في 2017، درس الفلكيون
عنقودًا نجميًا كثيفًا يسمّى
الطوقان-47 في أطراف مجرتنا
رصدوا 25 نجمًا زائفًا
أجسامًا تدور وتصدر إشعاعًا
كفنارات كونية
لا تزال تدور تلك النجوم الزائفة حول جسم مركزي
ورغم عدم قدرتنا على رؤية الجسم المركزي ذاته
فيمكننا مشاهدة سلوك مدارات جميع النجوم الزائفة من حوله
وأمكننا معرفة
مدى حجم ذلك الجسم المركزي
عندما تقوم بالحسابات
تأتي بشيء قرابة ألف ونصف إلى ألفي ضِعف
كتلة الشمس، إنه يتوارى
في قلب ذلك العنقود الكروي
فما هو الجسم الخفي؟
أيًا ما يتوارى في مركز الطوقان-47
فلابدّ أنه ضخم، ولابدّ أنه أسود
يعتقد الفلكيون أنه ثقبٌ أسود ضخم
بكتلة تعادل ألف ونصف ضعف كتلة الشمس
فذلك الجسم أضخم من الثقب الأسود النجمي المعتاد
لكن صغيرًا للغاية على أن يكون فائق الضخامة
أيمكن أن يكون ما يُدعَى ثقبًا أسود متوسط الكتلة؟
يصعب للغاية العثور على أيّ
ثقوب سوداء متوسطة الكتلة
تلك الفئة النادرة من الثقوب السوداء
تتراوح بين مئة إلى مئة ألف كتلة شمسية
عند ذلك الحجم
ربما تكون ضخمة بما يكفي لتصير فائقة الضخامة بسرعة
الثقوب السوداء متوسطة الكتلة ربما أعطت
الثقوب السوداء فائقة الضخامة دَفعة في الحياة
لم يرَ الفلكيون مطلقًا
ثقبًا أسود متوسط الكتلة
لكننا سمعنا الآن إحداها، تنادينا
من أغوار الكون
يبحث الفلكيون عن الثقوب السوداء متوسطة الكتلة
ربما كانت ضخمة بما يكفي
لتعمل كبذور لأولى الثقوب السوداء فائقة الضخامة
لكن حتى الآن، لم يكتشفوها
إنها الرابطة المفقودة
وأعني ذلك، إنها مفقودة
تخيّل أنك فضائي ووصلتَ كوكب الأرض
وقلما تعرف الجنس البشري
وعندما تنظر حولك فلا تلاحظ سوى
أطفالٍ صغار وبالغين
لا ترى أي مراهقين، صحيح؟
وفي قرارة نفسك تعلم أن الأطفال الصغار
ينمون إلى بالغين
لكن لا ترى كيف نمو إلى بالغين، صحيح؟
لا ترى مرحلة النموّ المتوسطة
سيكون ذلك غريبًا، صحيح؟
الأمر ذاته مع الثقوب السوداء فائقة الضخامة
وكأنه كونٌ دون مراهقين
،أو هكذا بدا، حتى سبتمبر 2020
العلماء الذي يدرسون الموجات الثقالية
التقطوا إشارة لحدث بالغ
في الكون العميق
ما يبحث عنه الباحثون
أشياء تسمّى الموجات الثقالية
إنها أشبه بالتموّجات في الفضاء ذاته
تبدو أغلب الإشارات مثل الزقزقة
إنه صخبٌ مميّز للغاية
إنه أشبه بالهتاف
لكن كان هذا الحدث بعينه بالغًا
ومفاجئًا حيث بدا أكثر كصوتٍ مكتوم
هذا الصوت الضعيف من منتصف أعماق الكون
موسيقي لآذان صائدي الثقوب السوداء متوسطة الكتلة
لأن نغمته لا تعني سوى شيئًا واحدًا
لا يصنعه سوى ارتطام ثقبين أسودين عملاقين ببعضهما
ويصنعان ثقبًا أسود مندمجًا
بكتلة تكافئ 142 كتلة شمسية
وهكذا للمرة الأولى
توصّلنا لنظام الثقب الأسود متوسط الكتلة
هذه أول ملاحظة مؤكّدَة
لثقبٍ أسود متوسّط الكتلة
العثور على دليل مباشر على ذلك
الثقب الأسود متوسط الكتلة أمر مذهل
إذ أننا متأكّدون الآن من وجود ،الثقوب السوداء متوسطة الكتلة
أيمكنها المساعدة بتفسير نشأة
الثقوب السوداء فائقة الضخامة في الكون المبكّر؟
قد تكون تلك الثقوب السوداء متوسطة الكتلة
أولى بذور الثقوب السوداء فائقة الضخامة
تحتاجونها ضخمة للغاية ومبكّرة جدًا حتى تبدأ بتفسير
تلك الثقوب السوداء فائقة الضخامة التي نشأت
بعد الانفجار العظيم بوقتٍ وجيز
كيف نشأت الثقوب السوداء متوسطة الكتلة في المقام الأول؟
أتى المُكتشَف حديثًا من
ارتطام ثقبين أسودين أصغر
ربما تنشأ أيضًا من سحب الغاز العملاقة
ربما في الكون المبكّر
تواجدَت سحبٌ ضخمة من الغاز تفقد
طاقة كافية بسرعة تكفي
حتى تنهار وحدها وتُكوّن ثقبًا أسود بذلك الحجم
سحابة الغاز العملاقة تنكمش فتصير أكثف
وأكثف، كما لو تبدأ بتكوين نجوم
لكن تظل بطريقة ما متماسكة
وتنهار إلى جسم واحد عملاق
يُكوّن ثقبًا أسود متوسط الكتلة
سحابة الغاز العملاقة التي تنهار مباشرة
إلى ثقب أسود متوسط الكتلة
مشهدٌ نادر
قد تتخيّلون سحابة عملاقة ثمّ تنهار ببطء
ثم ثقب أسود، لكن بالمقابل
!سحابة عملاقة ثم.. ثقبٌ أسود
ففي يوم ما، ترون هذا التركيب الغازي العملاق
وفجأة ينهار
فتواجه ثقبًا أسود ضخمًا مباشرة
على الأقل تلك النظرية
نشأة ثقبٍ أسود من
الانهيار المباشر لسحابة غاز أمر صعب
تميل سحب الغاز إلى الانفصال والانهيار
..إلى زمرة نجوم فالانهيار إلى
جسم واحد يحتاج إلى أجواء فريدة
السيناريو المحتمل يشتمل مجرتين متجاورتين
الأولى، مجرة أولية يافعة
سحابة غاز لم تكوّن نجومًا
تقبع على أعتابها مجرة أكبر
تُكوّن العديد من النجوم
ويشعّ الإشعاع من جميع أنحاء جارتها اليافعة
لأنهما متقاربتان
الطاقة من المجرة الكبيرة
تمنع المجرة الأصغر من تكوين نجومها
ما يعني أنها ستستمرّ
في الانهيار على الهيئة الغازية قبل أن تنتقل
إلى تكوين النجوم
تصير سحابة الغاز ضخمة وكثيفة بما يكفي
حتى تشدّها الجاذبية على نفسها في النهاية
عندما لا تتمكّن من الاشتعال إلى نجوم
يصنع الانهيار ثقبًا أسود متوسط الكتلة
أعتقد تلك النظرية آسرة
لا أعلم إن كانت ممكنة فيزيائيًا
لكن مجددًا
نجهل الكثير عن الكون المبكّر
أيًا كانت نشأة الثقوب السوداء متوسطة الكتلة
فتبدو مسارًا جيدًا يبدأ بتفسير
الثقوب السوداء فائقة الكتلة في الكون المبكر
السؤال إذًا، كيف تنمو؟
كيف تبدأ بتلك البذرة وتنتهي
بشيء بليون ضِعف كتلة الشمس؟
ربما كان للثقوب السوداء الأولى متوسطة الكتلة
شهيات هائلة
تلتهم حتى حالة الضخامة الفائقة، تتغذّى على
أكبر الوجبات التي يمكن للكون تقديمها
يريد الفلكيون معرفة كيف صارت أولى
الثقوب السوداء فائقة الضخامة بذلك الحجم بتلك السرعة
أبدأت ثقوبًا سوداء متوسطة الكتلة التهمت وجبات ضخمة؟
ربما نشأت تلك الثقوب السوداء متوسطة الكتلة
في بيئة نادرة استثنائية حيث يمكنها
إضافة مادة جديدة بمعدّل عالٍ للغاية
حتى الآن لدينا دليل مباشر
على ثقب أسود واحد متوسط الكتلة
ولم نلاحظ بعد كيف يأكل وينمو
لكن بوسعنا النظر إلى الثقوب السوداء الأضخم من أجل دلائل
في 2019، بحث الفلكيون عن ثقوب سوداء فائقة الضخامة نشطة التغذية
حدّدوا اثنى عشر نجمًا زائفًا
من بداية الكون
النجوم الزائفة إحدى أسطع الأجرام
التي نعرفها في الكون
وتتكوّن عندما تقوم الثقوب السوداء فائقة الكتلة
في مركز المجرة بابتلاع
الغاز والغبار، فيولّد كمية هائلة
من الطاقة واللمعان الذي نراه
يحيط بتلك المجرات الأولى
مخزونات ضخمة من الغاز تسمّى هالات الهيدروجين
هذا عظيم لأنها تعمل
كوقود لتلك الثقوب السوداء فائقة الضخامة
ينساب الغاز البارد إلى تلك الثقوب السوداء ويُطعمها
تلك الهالات الضخمة من الغاز البارد
هي أيضًا وحدات بناء النجوم
تلك الهالات العملاقة الأولية
من الهيدروجين حول المجرات الأولى
ستكون مدّخرات لتثير نشأة النجوم
تكوين النجوم عملية عنيفة
تصنع اضطرابًا في المجرة
هذا الاضطراب يجعل الغاز يسقط نحو الثقب الأسود
فيجعل الثقب الأسود أضخم
لربما أطعمت هالات الهيدروجين
الثقوبَ السوداء الأولى فائقة الضخامة
ربما ساعدَت تلك العملية
الثقوب السوداء متوسطة الكتلة لتنمو أسرع
أيمكن أن توضّح لنا أضخم الثقوب السوداء
طرقًا قاسية أخرى لزيادة الحجم؟
،في أكتوبر 2019 استخدم الفلكيون المقرابات
لاستكشاف مجرة واضحة رائعة تسمى إم77
لأن تلك المجرة قريبة للغاية منا
يمكننا دراسة محركها المركزي بتفصيل دقيق
بوضوح عالي
لا ترون اللب اللامع وحسب -النواة اللامعة-
لكن ترون الذراعين الحلزونين
بوسعكم رؤية الأجرام في المجرة
بوسعكم رؤية انتظام المجرة بأكملها
عندما فحصنا الثقب الأسود فائق الضخامة المركزي لإم77
رأينا شيئًا مذهلاً
لم يأتِ طعامه من قرص مزود
بل من قرصين يدورين متعاكسين
في العادة حول الثقب الأسود يدور جميع الغاز
تقريبًا في نفس الاتجاه
ويصنع ذلك سقوطًا بطيئًا للغاز
..وتغذية بطيئة ،هنا
لدينا وضعٌ حيث يدور بعضه في اتجاه
والآخر في الاتجاه المقابل
هذا غير مستقر، وقد يصنع فرصًا لابتلاع
الكثير من الغاز من ذلك الثقب الأسود
المادة في القرصين
وجبة واحدة جاهزة كبيرة
لكن لن يُقدَّم الطعام حتى يتباطأ القرص الخارجي
لو كان هنالك ثقب أسود في مركز مجرّة
وأنت تدور حوله
بسرعة تكفي للحفاظ على مدارك
فلن تسقط به أبدًا
ستدور حوله للأبد، وستدور حوله وحسب
كما تدور الأرض حول الشمس
ما يجب أن يحدث لو أردت السقوط
أن تقلّل سرعتك
القرص المزوّد الخارجي سيتباطأ تدريجيًا
ويدور أقرب قبالة القرص الداخلي
التصادمات الخطيرة للمادة الدوارة المتعاكسة ستبدأ بالحدوث
القرصان المزوّدان أشبه بالشرب
من زجاجتي مياهٍ غازية في نفس الوقت
أمر عظيم وقت دوامه
لكنك تضيف غازًا خطيرًا
سيُفجّر كل شيء
،في غضون مئة ألف عام فقط
سيصطدم القرصان على نحو كارثي
وتسقط مكوّناتهما بالكامل
في الثقب الأسود المركزي فائق الضخامة
سيلتهم كل شيء في جرعة واحدة
ليولّد تجشؤًا كونيًا عملاقًا
،في فبراير 2020 في كوكبة الحواء المجرية
رأينا الضرر الذي يُلحقه التجشؤ الكوني
كوكبة الحواء المجرية مجموعة
أعداد ضخمة من المجرات ترتبط جميعها بالجاذبية
ويوجد غاز بين تلك المجرات
وعندما نظر الفلكيون إلى ذلك الغاز بالتفصيل
وجدوا تركيبًا قوسيًا ضخمًا به
أدركوا أنه حافة تجويف
يوجد ثقب هائل في الغاز
أضخم خمس عشرة مرة من مجرة درب التبانة برمّتها
لابدّ وأن حدثَ شيءٌ مرعب ليثقب ذلك الخواء
حجم تلك الفقاعة يذهلني
إننا نتحدث عن
ثقبٍ بذلك الغاز يتّسع لمليون سنة ضوئية
التجشّؤ الذي صنع تلك الفجوة
لابدّ وأنه بالغ القوة
توجد نظريات كثيرة عنه
..لكن ثّم نظرية تفسّرها بحقّ
أنه ثقبٌ أسود فائق الضخامة
ثقبٌ أسود فائق الضخامة صار جشعًا فجأة
حتى يسوق حدثًا بالغ النشاط كهذا
ينبغي للثقب الأسود أن يأكل، وليست وجبة وحسب
يحتاج التهام آلاف الوجبات في نفس الوقت تمامًا
عليه الذهاب إلى مأدبة طعام مفتوحة بين مجرّيّة
في وقتٍ ما بالماضي السحيق
لابدّ وأن كان لذلك الثقب الأسود نوبة ضخمة من التهام
..المادة الساقطة به فصار بالغ السخونة
وقذف كمية هائلة من المادة في منفثين
آشعة تنطلق من قطبي القرص
وهي ما شقت طريقها في الغاز
لتكوّن تلك الفجوة الهائلة
التجشؤ الكوني العملاق دفع الطعام بعيدًا
عن الثقب الأسود فائق الضخامة ليُنهي
حفلة الطعام المفتوحة ويوقف نموّه
لو كان الثقب الأسود متوسط الكتلة بذلك الجشع
لآلَ إلى نهاية مماثلة
محالٌ أن يكتسب وزنًا ويصير فائق الضخامة
ربما لم تكن تلك طريقة نموّ أولى
الثقوب السوداء فائقة الضخامة لذلك الحجم الهائل
أهناك طريقة أخرى ينشأ بها الثقب الأسود فائق الضخامة
في باكورة الكون دون أن يسخن بقوّة؟
ربما ارتطمت الثقوب السوداء حتى تكتسب الوزن
،نوفمبر 2018
الفلكيون الذين يمسحون مئات
المجرات القريبة بالضوء تحت الأحمر يرصدون
شيئًا مذهلاً
لم تمتلك بعض المجرات ثقبًا أسود فائق الضخامة
بل ثقبين
هل هذان الزوجان دليلٌ كيف صارت الثقوب السوداء
فائقة الضخامة في الكون الوليد بالغة الحجم بتلك السرعة؟
رؤية تلك الصور تحت الحمراء وإظهار أزواج من الثقوب السوداء
فائقة الضخامة بمراكز المجرات
وإظهار أنها ربما شائعة
أمرٌ يذهلني
سبب رؤيتنا لزوجين من الثقوب السوداء فائقة الضخامة
لاتحاد مجرّتين معًا
في صورتنا لآلية عمل الكون
تبدأ المجرات صغيرة وتنمو بالاندماج
مع مجرات أخرى
فتأزّ حول بعضها
وتمزّق بعضها
إنه عنيف تمامًا
عندما تندمج المجرات، نعتقد أن
ثقوبها السوداء المركزية فائقة الضخامة تندمج أيضًا
ترتطم ببعضها وتندمج لتبني
ثقبًا أسود أضخم
الاندماجات المجرية قد تكون إحدى أكفأ
آليات النموّ للثقوب السوداء فائقة الضخامة
ربما في الكون الوليد
الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية أو المتوسطة
اندمجت مرارًا فصارت أثقل
وأثقل حتى صارت بالغة الضخامة
لا نعلم حقيقة مدى شيوع
اندماجات الثقوب السوداء فائقة الضخامة في باكورة الكون
لكن نعتقد أنها كانت أكثر شيوعًا مما عليه اليوم
لأن المجرات كانت أقرب لبعضها
لربما احتجنا لملايين الاندماجات لبناء
أضخم ثقب أسود فائق الضخامة والذي نراه اليوم
والتي ربما كانت مهمة صعبة
هناك مشكلة أخرى أيضًا
لم نشهد ثقوبًا سوداء فائقة الضخامة وقت الاندماج
رأينا ثقوبًا سوداء فائقة الضخامة في طريقها للاندماج
ورأينا أخرى نعتقد أنها اندمجَت
لكن لم نشهد اندماجًا حتى اللحظة
عندما يبدأ ثقبان أسودان فائقا الضخامة بالاندماج
يتلولبان حول بعضهما
يسرعان أكثر وأكثر كلما اقتربا
لكن حتى يندمجان أخيرًا
إلى ثقب أسود واحد
يلزم أن يفقدان ما يدعوه الفلكيون
طاقة مدارية
اندماج ثقبين أسودين فائقي الضخامة يعني
اضمحلال مداريهما
حتى يدنوان أكثر فأكثر
فحتى يضمحلّ المدار
فيجب أن تذهب تلك الطاقة المدارية لمكانٍ ما
حتى يفقدان طاقة
يبدأ الثقبان الأسودان فائقا الضخامة المندمجان بخلخلة
مدارات النجوم القريبة
يدفعانها عن مداراتها
فشيئ صغير وضئيل يزن
شمسًا واحدًا كنجمنا يقع
في مسارهما فإنه ينقذف
ينفك وينقذف من المجرة بالكامل
في كل مرة يقوم الثقبان الأسودان فائقا الضخامة
بقذف نجم، يفقدان المزيد من الطاقة المدارية
يدنوان أكثر فأكثر
لكن في النهاية يقذفان النجوم كافة
لا يتبقى شيء
يتباطأ الاندماج
كحبيبان في حفلة راقصة بالثانوية
يرقص الثقبان الأسودان فائقا الضخامة كلما اقتربا من بعضهما
لكن التلامس الجسدي غير مسموح
فقد ينتهي هذا الثقبان الأسودان بالتلولب
حول بعضهما لبلايين وبلايين السنوات
تسمّى مشكلة الفرسخ الأخير
في 1980، ثَمّ ورقة بحثية شهيرة
أظهرَت تلك المعضلة
أن الثقبين الأسودين فائقي الضخامة
يقتربان حتى فرسخ واحد، أو ثلاث سنوات ضوئية
ثمّ لا يندمجان أو يتوقفان
نعتقد أن الثقوب السوداء فائقة الضخامة ينبغي أن تندمج
،نعلم أن المجرات تندمج فإن لم تندمج الثقوب السوداء
لرأينا الكثير منها تحلّق من حولنا
..ولا نرى ذلك ثَمّ واحد بالعادة في المنتصف
فكيف تندمج؟
في 2019، وجدنا شيئًا يبدو أنه
..يحل مشكلة الفرسخ الأخير
مجرّة في منتصف اندماج
لا تحتوي على ثقبين أسودين فائقي الضخامة
بل ثلاثة
ثلاثة ثقوب سوداء فائقة الضخامة
هذا رائع الآن
أحيانًا تندمج ثلاث مجرات في عنقود مجري
ثم تَنتُج ثلاثة ثقوب سوداء فائقة الضخامة
في تلك اللحظة
يستحيل افتراضيًا حدوث مشكلة الفرسخ الأخير
إليكم كيف يحل الثقب الثالث مشكلة الفرسخ الأخير
يدور اثنان من الثقوب السوداء أقرب وأقرب
يقذفان النجوم حتى يفقدان طاقة
ينضمّ إليها الثقب الأسود الثالث
شدّه الثقالي يسحب
المزيد من الطاقة من الزوجين الدائرين
في النهاية، يفقدان طاقة مدارية تكفي حتى يرتطمان
إنما نحتاج ذلك الثقب الأسود الثالث فائق الضخامة
حتى يُبعد الطاقة عن
الثقبين الأسودين المندمجين فيمكنهما الاندماج الآن إلى
ثقبٍ أسود منفردٍ فائق الضخامة
أحداث الثقوب السوداء الثلاثية قد تفسّر كيف
نمت أولى الثقوب السوداء فائقة الضخامة
إلى ذلك الحجم الهائل
اعتقدنا أن ثلاثة ثقوب سوداء
قد تلزم حتى تجعل ثقبين أسودين يندمجان
لكن لم نقع على دليل عليه
لكن حاليًا، قد يزوّدنا ذلك صورة مباشرة
لثلاثة ثقوب سوداء تُلتقَط وقت الحدث
لو لدينا صورة لحدوث ذلك حاليًا
فلابدّ وأنه حدث في الكون المبكر
وقد يفسّر كيف صارت أضخم الثقوب السوداء بذلك الحجم بتلك السرعة
سيأتي الدليل النهائي متى نشهد اكتمال الاندماج
يتحرّى العلماء أيضًا القوى الخفية
في فجر الكون
أقام شيئٌ لا نراه بتعزيز
حجم أولى الثقوب السوداء فائقة الضخامة؟
إحدى أكبر الألغاز في علم الفلك، كيف صارت
أولى الثقوب السوداء فائقة الضخامة بذلك الحجم بتلك السرعة
نعتقد أن الاندماجات تفسّر حجمها
ونعلم أن بوسع جميع أنواع الثقوب السوداء النموّ بالالتهام
لكن نحتاج أدلة أكثر
لا نزال نجهل الكثير عن الكون المبكّر
كلما تعمّقنا بالنظر إلى الكون
صار الكون أغرب
وصار الأمر أكثر تشويقًا واحتجتم إلى فيزياء جديدة
حتى تفسّرون تلك الملاحظات الغريبة للغاية
لغز النموّ السريع
للثقوب السوداء فائقة الضخامة في الكون الوليد
،يأخذ الفلكيين لمكانٍ جديد إلى عالم الحقول المغناطيسية التي قلما نفهمها
مشكلة الحقول المغناطيسية أنها صعبة
يصعب حسابها، ويصعب فهمها
إنها شاقّة على الفلكيين
نعلم أنها موجودة
لكن لا نودّ الحديث عنها
إنما بدأ الناس حديثًا بإدماج
الحقول المغناطيسية في نماذجهم عن تكوين المجرات
لهذا ربما كانت تحت تأثير تلك الحقول
فنشأت تلك الثقوب السوداء فائقة الضخامة بطريقة ما
لمعرفة كيف أثّرَت الحقول المغناطيسية
على أولى الثقوب السوداء فائقة الضخامة
علينا العودة بالنظر إلى البداية
بعد الانفجار العظيم بقليل
نشأت أولى الجسيمات وبردت وصارت مشحونة
كانت تختلف الأشياء تمامًا عما عليه اليوم
كانت تئزّ الجسيمات قرب بعضها
كان كل شيء مشحونًا
كانت بيئة مختلفة تمامًا
لم توجد نجومٌ بعد، ولا حتى ذرات
لكن يعتقد بعض العلماء أن الجسيمات المشحونة المتحرّكة
صنعَت أولى الحقول المغناطيسية
كانت الحقول المغناطيسية في الأساس
بكل مكان في الكون المبكّر
امتدّت تلك الحقول المغناطيسية
لمسافات شاسعة
كشبكة منغزلة بدقة بجميع أرجاء الكون المبكّر
نشأت الذرات تدريجيًا واجتمعَت إلى سحب الغاز
ستصير أولى المجرات وثقوبها السوداء الأولى فائقة الضخامة
حينها تغيّرَت الحقول المغناطيسية
تركّزت معًا حول المجرات الناشئة
لكن لا نعلم كيف
مشكلة الحقول المغناطيسية
أن التنبّؤ بها صعبٌ للغاية
وعليك القيام بحسابات شاقة
إنما بدأنا بالقيام بها اليوم
..2017 صمّم العلماء
نموذج حاسوب مذهل
يحاكي أنماط المغناطيسية الناشئة بمرور الوقت
تُظهر الصور خطوط القوة المغناطيسية تشتدّ
وتتركّز عبر منطقة شاسعة من الفضاء
يعتقد بعض الفلكيين أن خطوط الحقول المغناطيسية الناشئة
ساعدَت بتشكيل أولى المجرات والثقوب السوداء فائقة الضخامة
في مراكزها
لدى الحقول المغناطيسية القدرة على دفع المواد حولها
فيُحتمل أنها ساعدَت بدفع
أو توجيه المادة نحو
ثقبٍ أسود نامي وساعدته بالنموّ أسرع مما لو كان دونها
في الكون الحالي، نعلم أن الحقول المغناطيسية
حول الكواكب يمكنها أن تحرِف جسيمات الغبار
على نطاقات أكبر
لربما وُجهت المادة أيضًا إلى مراكز
مجرات باكورة الكون
أكانت الحقول المغناطيسية
لتلك المجرات الأولى ممرّات تُكدّس المادّة
أكثر وأكثر نحو المنتصف وربما تبني
ثقبًا أسود ضخمًا للغاية؟
إنما بدأ العلماء بمعرفة
تأثيرات المغناطيسية في بداية الكون
لكن ربما كانت إحدى الآليات العديدة
المؤثرة على حجم أولى
الثقوب السوداء فائقة الضخامة
لدينا أفكار كثيرة عن كيفية
تكوين ثقب أسود فائق الضخامة
لكن حتى نرى الآليات الفعلية جارية
لا يمكننا القول أيها أهمّ مسارًا
ربما توجد آليات أخرى لم نفكر بها حتى
تفسّر كيف صارت أولى
الثقوب السوداء فائقة الضخامة بذلك الحجم بتلك السرعة
نأمل في يومٍ ما أن يبوح وحوش الكون بأسرارهم لنا
أبحاث الثقوب السوداء فائقة الضخامة تذهلني، أعني إنها رائعة
من المهم تفسير كيف نشأت أولى الثقوب السوداء فائقة الضخامة
حتى يترسّخ فهمنا لكيفية عمل الكون
الثقوب السوداء فائقة الضخامة محرّكات الكون العظمى
إنها أجرامٌ عملاقة من المادّة
ولأنها ضخمة للغاية
يمكنها تشكيل تطوّر المجرات
إنها المفتاح الرئيسي
لأغلب الألغاز القائمة في الفيزياء
لدينا فرصة هنا
لفهم الثقوب السوداء فائقة الضخامة
حتى نفهم تكوين المجرات
ونشأة النجوم مثل شمسنا، وحتى ربما
ظهور الحياة
تـرجمة: د.سـامح نـور drsamehnour@gmail.com