اكتشف علماء الفلك اندماجًا مجريًا مع ثلاثة ثقوب سوداء هائلة الحجم

جالاكسي NGC 6240. (NASA / ESA / Hubble Heritage Project / Hubble Collaboration / A. Evans)

من بين عدد لا يحصى من المجرات التي رأيناها في سماء الليل ، تميزت NGC 6240 دائمًا بشكلها الغريب وسطوعها غير العادي بالأشعة تحت الحمراء. كان يعتقد أنه نتيجة اصطدام مجرتين - حتى الآن.

على طول الطريق في عام 1983 ، أبلغ علماء الفلك عن دليل على وجود نواة مزدوجة نشطة - اثنتان من الكتلة الفائقة النشيطة الثقوب السوداء في مركز NGC 6240. الآن ، وجد الباحثون للمرة الأولى دليلاً على وجود كتلة ثالثة فائقة الكتلة ثقب أسود .

يشير هذا الاكتشاف الجديد إلى أنه ليست مجرتان ، بل ثلاث مجرات في طور الاندماج ، كل واحدة تجلب نواة المجرة ذات الثقب الأسود الهائل إلى الحفلة.

'من خلال ملاحظاتنا بدقة مكانية عالية للغاية ،' أوضح عالم الفيزياء الفلكية ولفرام كولاتشني من جامعة غوتنغن في ألمانيا ، 'تمكنا من إظهار أن نظام المجرة التفاعلي NGC 6240 لا يستضيف اثنين - كما افترض سابقًا - ولكن ثلاثة ثقوب سوداء هائلة في مركزه.'

منذ عام 1983 ، تم إجراء العديد من الدراسات حول المجرة ، مما يؤكد العثور على نواتين مجرتين نشطتين في قلب NGC 6240 ، والتي تقع على بعد 300 مليون سنة ضوئية حيث يطير الفوتون.

ومع ذلك ، نظرًا لأن الثقوب السوداء فائقة الكتلة قريبة جدًا من بعضها البعض ، فإن مكان وجودها بالضبط داخل المركز المشرق ظل بعيد المنال.

استخدم Kollatschny وفريقه تأمل مطياف ثلاثي الأبعاد مُركب على تلسكوب كبير جدًا بطول ثمانية أمتار تابع للمرصد الأوروبي الجنوبي في تشيلي لأخذ ملاحظات طيفية عالية الدقة للمجرة.

كشفت هذه الصور عن ثلاث عقد في مركز NGC 6240 - واحدة شمالية واثنتان جنوبية. ومع ذلك ، فإن النتيجة الجديدة لا تعني أن البحث السابق كان خاطئًا. تشير الأدلة الجديدة إلى أن اثنين فقط من الثقوب السوداء تعملان على تراكم المادة بنشاط ، والثالث نائم.

كل من الثقوب السوداء الهائلة تصل كتلتها إلى أكثر من 90 مليون ضعف كتلة الشمس (الثقب الأسود الهائل لمجرة درب التبانة ، القوس A * ، كتلته 4 ملايين كتلة شمسية). الثلاثة جميعهم محبوسون في مدار في منطقة أقل من 1 كيلو فرسخ عبر (3260 سنة ضوئية) ، ويتصاعدون ببطء نحو الداخل نحو بعضهم البعض. ويفصل بين الثقوب السوداء الجنوبية مسافة 198 فرسخ فلكي (645 سنة ضوئية).

(Kollatschny وآخرون ، A & A ، 2019)

'مثل هذا التركيز لثلاثة ثقوب سوداء فائقة الكتلة لم يتم اكتشافه في الكون حتى الآن' قال عالم الفيزياء الفلكية بيتر ويلباخر من معهد لايبنيز للفيزياء الفلكية بوتسدام في ألمانيا.

تقدم الحالة الحالية دليلاً على عملية دمج متزامنة لثلاث مجرات مع ثقوبها السوداء المركزية.

في وقت سابق من هذا العامتم اكتشاف اندماج ثلاثي آخر، مع وجود ثلاثة ثقوب سوداء فائقة الكتلة في عملية ملهمة في مركز مجرة ​​تسمى SDSS J084905.51 + 111447.2 ؛ لكن هذا النظام كان لديه فواصل بين كل زوج من الثقوب السوداء بحوالي 10 كيلو فرسك.

إن كون الثقوب السوداء في مركز NGC 6240 أقرب إلى بعضها البعض يعني أن NGC 6240 في مرحلة لاحقة من اندماجها ، وهي عملية تستغرق أكثر من مليار سنة. تعني هذه المرحلة الأكثر تقدمًا أيضًا أن المجرة أقرب إلى ما يُعرف باسم مشكلة فرسخ النهائي .

كما أبلغنا سابقاوفقًا للنمذجة النظرية ، يتم تجميع الثقوب السوداء لمجرتين مدمجتين معًا بلا هوادة ، مما يؤدي إلى نقل طاقتها المدارية إلى الغاز والنجوم من حولهما ، وبالتالي تدور في دوامة أكثر إحكاما.

نحن نعلم أن أزواجًا من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية ستجتمع في النهاية معًا وتشكل جسمًا واحدًا. مع الثقوب السوداء الهائلة ، هناك مشكلة نظرية.

مع تقلص مدارهم ، تتقلص أيضًا منطقة الفضاء التي يمكنهم نقل الطاقة إليها. بحلول الوقت الذي يفصل بينهما فرسخ فرسخ واحد (حوالي 3.2 سنة ضوئية) ، من الناحية النظرية ، لم تعد هذه المنطقة من الفضاء كبيرة بما يكفي لدعم المزيد من الاضمحلال المداري ، لذلك تظل في مدار ثنائي مستقر - ربما لمليارات السنين. يُعرف هذا التوازن باسم 'مشكلة الفرسخ الأخيرة'.

قد تكون عمليات الدمج الثلاثية حلاً لهذه المشكلة ، نظرًا لأن الثقب الأسود الثالث يمكن أن يوفر دفعة إضافية تحتاجها الكائنات لسد تلك الفجوة النهائية.

بالطبع ، لن تقترب الثقوب السوداء الموجودة في مركز NGC 6240 من ذلك الفرسخ النهائي في أي وقت قريب - فقد يستغرق الأمر مليار سنة أو اثنين آخرين ، ومن يدري حتى ما إذا كانت البشرية ستكون موجودة في تلك المرحلة.

لكن من المتوقع أن تنتج الثقوب السوداء موجات الجاذبية . لا يمكننا اكتشافها بعد ، ولكن من خلال دراسة أنظمة مثل هذه ، قد نتمكن من اكتشاف كيفية اكتشافها باستخدام الأدوات المستقبلية ، ومعرفة ما يحدث في ذلك الفرسخ الأخير.

تم نشر البحث في علم الفلك والفيزياء الفلكية .

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.