إنها واحدة من ألغاز علم الكونيات والتطور النجمي: كيف حصلت الثقوب السوداء الهائلة على ذلك ... حسنًا ، هائل ...في وقت مبكر من الكون ، عندما يبدو أنه لم يمض وقت كافٍ حتى الآن لتجميع كتلته من خلال عمليات تراكم ثابتة وحدها؟ يستغرق الأمر بعض الوقت لتناول ما يصل إلى مليار كتلة من المواد الشمسية ، حتى مع شهية صحية والكثير في متناول الجاذبية. ومع ذلك فهي موجودة: الثقوب السوداء الوحشية شائعة داخل بعض المجرات البعيدة ، وتتباهى بنموها المبكر حتى عندما كان الكون يحتفل بعيد ميلاده المليار.
الآن ، تشير النتائج الأخيرة التي توصل إليها الباحثون في Caltech إلى أن هذه الشركات الصغيرة والمتوسطة القديمة تشكلت بموت أنواع معينة من النجوم العملاقة البدائية ، الديناصورات النجمية الغريبة التي نمت بشكل كبير وماتت صغيرة. خلال انهيارهم العنيف ليس واحد فقط ولكن اثنان تتكون الثقوب السوداء ، كل منها يجمع كتلته الخاصة قبل أن يتحد في النهاية معًا في وحش فائق الكتلة.
شاهد محاكاة واكتشف المزيد حول كيفية حدوث ذلك أدناه:
من مقال إخباري Caltech بقلم جيسيكا ستولر كونراد:
للتحقيق في أصول الشباب الثقوب السوداء الهائلة ، كريستيان ريسويج ، زميل ناسا أينشتاين ما بعد الدكتوراه في الفيزياء الفلكية في كالتيك وكريستيان أوت ، أستاذ مساعد في الفيزياء الفلكية النظرية ، تحول إلى نموذج يشمل النجوم الفائقة. يُفترض أن هذه النجوم العملاقة الغريبة نوعًا ما كانت موجودة لفترة وجيزة فقط في أوائل الكون.
اقرأ المزيد: كيف تصبح الثقوب السوداء ضخمة للغاية؟
على عكس النجوم العادية ، يتم تثبيت النجوم فائقة الكتلة ضد الجاذبية في الغالب عن طريق إشعاعها الفوتوني. في نجم ضخم للغاية ، يدفع إشعاع الفوتون - التدفق الخارجي للفوتونات الذي يتم إنشاؤه بسبب درجات الحرارة الداخلية العالية جدًا للنجم - الغاز من النجم إلى الخارج في مقابل قوة الجاذبية التي تسحب الغاز إلى الداخل.
خلال حياته ، يبرد نجم فائق الكتلة ببطء بسبب فقدان الطاقة من خلال انبعاث إشعاع الفوتون. عندما يبرد النجم ، يصبح أكثر إحكاما ، وتزداد كثافته المركزية ببطء. تستمر هذه العملية لبضعة ملايين من السنين حتى يصل النجم إلى ضغط كافٍ لعدم استقرار الجاذبية ليبدأ النجم ويبدأ في الانهيار الجاذبية.
توقعت دراسات سابقة أنه عندما تنهار النجوم الفائقة الكتلة ، فإنها تحافظ على شكل كروي ربما يصبح مسطحًا بسبب الدوران السريع. يسمى هذا الشكل تكوين محوري. دمج حقيقة أن النجوم الدوارة بسرعة كبيرة عرضة لاضطرابات صغيرة ، توقع ريسويغ وزملاؤه أن هذه الاضطرابات يمكن أن تتسبب في انحراف النجوم إلىعدم- الأشكال غير المتماثلة أثناء الانهيار. ستنمو هذه الاضطرابات الصغيرة في البداية بسرعة ، مما يؤدي في النهاية إلى تكتل الغاز داخل النجم المنهار وتشكيل شظايا عالية الكثافة.
"لا يبدو نمو الثقوب السوداء إلى مقاييس فائقة الكتلة في الكون الصغير ممكنًا إلا إذا كانت كتلة" بذرة "الجسم المنهار كبيرة بالفعل بما فيه الكفاية."
- كريستيان ريسويج ، زميل ناسا ما بعد الدكتوراه في كالتيك
ستدور هذه الشظايا مركز النجم وتصبح كثيفة بشكل متزايد عندما تلتقط المادة أثناء الانهيار. ستزداد درجة حرارتهم أيضًا. ثم يقول ريسويغ ، "إن التأثير المثير للاهتمام يبدأ." في درجات حرارة عالية بما فيه الكفاية ، سيكون هناك طاقة كافية متاحة لمطابقة الإلكترونات والجسيمات المضادة لها ، أو البوزيترونات ، في ما يعرف بأزواج الإلكترون البوزيترون. من شأن إنشاء أزواج الإلكترون البوزيترون أن يتسبب في فقدان الضغط ، مما يزيد من سرعة الانهيار ؛ ونتيجة لذلك ، ستصبح الشظيتان المداريتان في نهاية المطاف كثيفة للغاية بحيث يمكن أن يتشكل ثقب أسود في كل كتلة. قد يدور زوج من الثقوب السوداء حول بعضها البعض قبل الاندماج ليصبح ثقبًا أسودًا كبيرًا.
يقول ريسويج: "هذه نتيجة جديدة". "لم يتوقع أحد على الإطلاق أن نجمًا منهارًا واحدًا يمكن أن ينتج زوجًا من الثقوب السوداء التي تندمج بعد ذلك."
تم نشر هذه النتائج في رسائل المراجعة البدنية أسبوع 11 أكتوبر. المصدر: مقال إخباري Caltech بقلم جيسيكا ستولر كونراد.
