تم اكتشاف سرب كامل من الثقوب السوداء يتحرك عبر مجرة ​​درب التبانة

انطباع الفنان عن الثقوب السوداء في عنقود. (وكالة الفضاء الأوروبية / هابل ، إن بارتمان)

قد يكون هناك سر مخفي في قلب مجموعة من النجوم الرقيقة المتدفقة عبر السماء: سرب من أكثر من 100 كتلة نجمية الثقوب السوداء .

إذا كان من الممكن التحقق من صحة هذا الاكتشاف ، فسوف يشرح كيف أصبح العنقود على ما هو عليه - مع تباعد نجومه بسنوات ضوئية ، مشوهًا في تيار نجمي يمتد عبر 30000 سنة ضوئية.

يُطلق على العنقود النجمي المعني اسم Palomar 5 ، والذي يبعد حوالي 80000 سنة ضوئية. غالبًا ما تُعتبر هذه العناقيد الكروية 'حفريات' للكون المبكر. إنها كثيفة وكروية للغاية ، وتحتوي عادةً على ما يقرب من 100000 إلى 1 مليون نجم قديم جدًا ؛ بعض، مثل NGC 6397 ، قديمة قدم الكون نفسه تقريبًا.

في أي كتلة كروية ، تشكلت جميع نجومه في نفس الوقت ، من نفس سحابة الغاز. درب التبانة حولها 150 عناقيد كروية معروفة ؛ هذه الأشياء هي أدوات ممتازة للدراسة ، على سبيل المثال ،تاريخ الكون، أو المحتوى المادة المظلمةمن المجرات التي يدورون حولها.

ولكن هناك نوع آخر من مجموعات النجوم يحظى باهتمام أكبر - تيارات المد والجزر والأنهار الطويلة من النجوم التي تمتد عبر السماء. في السابق ، كان من الصعب تحديدها ، ولكن مع عمل مرصد جايا الفضائي لرسم خريطة مجرة ​​درب التبانة بدقة عالية في ثلاثة أبعاد ، كان هناك المزيد منهذه التيارات لقد كان سلطت الضوء.

'نحن لا نعرف كيف تتشكل هذه التدفقات ، لكن إحدى الأفكار هي أنها مجموعات نجمية ممزقة ،' أوضح عالم الفيزياء الفلكية مارك جيليس من جامعة برشلونة بإسبانيا.

ومع ذلك ، لا يوجد في أي من التدفقات التي تم اكتشافها مؤخرًا مجموعة نجمية مرتبطة بها ، وبالتالي لا يمكننا التأكد. لذا ، لفهم كيفية تشكل هذه التيارات ، نحتاج إلى دراسة أحدها بنظام نجمي مرتبط به. Palomar 5 هي الحالة الوحيدة ، مما يجعلها حجر رشيد لفهم تكوين التيار ولهذا درسناها بالتفصيل.

يبدو Palomar 5 فريدًا من حيث أنه يحتوي على توزيع واسع جدًا وفضفاض للنجوم وتيار مدّي طويل يمتد على أكثر من 20 درجة من السماء ، لذلك استقر جيليس وفريقه عليه.

استخدم الفريق محاكاة تفصيلية لجسم N لإعادة إنشاء مدارات وتطورات كل نجم في العنقود ، لمعرفة كيف يمكن أن ينتهي بهم الأمر إلى ما هم عليه اليوم.

منذ الأدلة الحديثة تشير إلى ذلكتجمعات الثقوب السوداءيمكن أن توجد في المناطق المركزية للعناقيد الكروية ، وبما أن تفاعلات الجاذبية مع الثقوب السوداء معروفةأرسل النجوم تتأرجح بعيدًا، قام العلماء بتضمين الثقوب السوداء في بعض عمليات المحاكاة الخاصة بهم.

أظهرت نتائجهم أن مجموعة من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية داخل بالومار 5 كان من الممكن أن تكون قد أدت إلى التكوين الذي نراه اليوم. كان من الممكن أن تؤدي التفاعلات المدارية إلى إخراج النجوم من الكتلة إلى تيار المد والجزر ، ولكن فقط مع وجود عدد أكبر بكثير من الثقوب السوداء مما كان متوقعًا.

كانت النجوم التي هربت من الكتلة بشكل أكثر كفاءة وسرعة من الثقوب السوداء قد غيرت نسبة الثقوب السوداء ، مما أدى إلى ارتطامها قليلاً.

عدد الثقوب السوداء أكبر بثلاث مرات تقريبًا مما هو متوقع من عدد النجوم في العنقود ، وهذا يعني أن أكثر من 20٪ من الكتلة الكلية للعنقود تتكون من ثقوب سوداء ، قال جيليس .

'كتلة كل منها تبلغ حوالي 20 ضعف كتلة الشمس ، وتشكلت في انفجارات سوبرنوفا في نهاية حياة النجوم الضخمة ، عندما كان العنقود لا يزال صغيرًا جدًا.'

أظهرت عمليات المحاكاة التي أجراها الفريق ، أنه في غضون حوالي مليار عام ، سوف يتحلل العنقود تمامًا. قبل حدوث ذلك بقليل ، سيتكون ما تبقى من العنقود بالكامل من ثقوب سوداء تدور حول مركز المجرة. يشير هذا إلى أن Palomar 5 ليس فريدًا ، بعد كل شيء - سوف يذوب تمامًا في تيار نجمي ، تمامًا مثل الآخرين الذين اكتشفناهم.

كما يشير أيضًا إلى أن العناقيد الكروية الأخرى من المحتمل أن تشترك في نفس المصير في النهاية. وهي تقدم تأكيدًا على أن الحشود الكروية قد تكون أماكن ممتازة للبحث عن الثقوب السوداء التي ستصطدم في النهاية ، بالإضافة إلى فئة المراوغة منالثقوب السوداء ذات الوزن المتوسط، بين الأوزان الخفيفة ذات الكتلة النجمية والأوزان الثقيلة فائقة الكتلة.

ويعتقد أن نسبة كبيرة من ثنائي ثقب أسود تشكل الاندماجات في مجموعات النجوم ، قال عالم الفيزياء الفلكية فابيو أنتونيني من جامعة كارديف في المملكة المتحدة.

من المجهول الكبير في هذا السيناريو هو عدد الثقوب السوداء الموجودة في مجموعات ، والتي يصعب تقييدها بالرصد لأننا لا نستطيع رؤية الثقوب السوداء. تعطينا طريقتنا طريقة لمعرفة عدد الثقوب السوداء الموجودة في مجموعة النجوم من خلال النظر إلى النجوم التي تقذفها.

تم نشر البحث في علم الفلك الطبيعي .

من نحن

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