يعتقد علماء الفلك الآن وجود ثقب أسود فائق في مركز كل مجرة تقريبًا في الكون. على عكس الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية ، ربما تكونت النسخ الهائلة بشكل مختلف ، حيث انتقلت من سحابة من الغاز مباشرة إلى ثقب أسود - متخطيةً مرحلة النجوم تمامًا.
منذ اكتشافهم ، لا يزال الفلكيون لا يعرفون حقًا كيف تسير الثقوب السوداء الهائلة. لكن هناك ، داخل معظم المجرات. في الواقع ، تظهر ملاحظات الكوازار أن الثقوب السوداء الهائلة كانت موجودة في أوائل الكون. الكوازارات هي بعض من ألمع الأجسام في الكون ، تتألق من الإشعاع المنبعث من الثقوب السوداء الهائلة التي تستهلك المواد بنشاط.
أحد الاحتمالات هو أن هذه الوحوش كانت لها بدايات متواضعة ، حيث بدأت كنجم ضخم ، وأصبحت مستعر أعظم ، ثم أصبحت ثقبًا أسود. إنها عملية يفهمها علماء الفلك جيدًا إلى حد ما. المشكلة في هذه النظرية هي أن هذه الثقوب السوداء الهائلة المبكرة كانت تنمو باستمرار منذ البداية ، بالمعدل الأقصى الذي تنبأت به الفيزياء. وكما نرى اليوم ، تمر المجرات بمراحل نشطة وهادئة اعتمادًا على الوقت الذي يستهلك فيه الثقب الأسود المواد.
لكن الاحتمال الثاني هو أن هذه الثقوب السوداء تشكلت بشكل مباشر ، حيث قامت بتجميع الكثير من المواد بحيث تجاوزت المرحلة النجمية بالكامل.
نشر الدكتور ميتشل سي بيجلمان ، الأستاذ في قسم الفيزياء الفلكية وعلوم الكواكب في جامعة كولورادو ، مؤخرًا ورقة بعنوان هل تشكلت الثقوب السوداء الهائلة من خلال الانهيار المباشر؟ ترسم هذه الورقة هذه النظرية البديلة لتشكيل الثقب الأسود في أوائل الكون.
بعد الانفجار العظيم ، تبرد الكون بشكل كافٍ لتكوين النجوم الأولى من الهيدروجين الأصلي والهليوم. كانت هذه مادة نقية ، لم تلوثها الأجيال السابقة من النجوم. لقد حسب علماء الفلك أن هذه النجوم الأولى ، التي تسمى السكان الثالث ، سيكون لها معدل أقصى يمكنهم جمع المواد فيه معًا لتشكيل نجم.
ولكن ماذا لو كان هناك المزيد من الغاز حولها؟ بعيدًا عن الحدود التي يمكن أن تشكل نجمة.
مع النجم العادي ، تأتي المادة ببطء نسبيًا ، مما يخلق كتلة مركزية. مع وجود كتلة كافية ، يشتعل النجم ، وهذا يخلق وضغطًا خارجيًا يمنع المزيد من المواد من الضغط بشدة.
لكن الدكتور بيجلمان قد حسب أنه إذا تجاوز معدل الخطأ عددًا قليلاً من أعشار الكتلة الشمسية سنويًا ، فإن النجم النجمي سيكون مقيدًا بشدة لدرجة أن إطلاق الطاقة من الاندماج النووي لن يكون كافيًا لوقف النواة من الاستمرار في عقد. لن يكون لديك نجم أبداً ، ستنتقل فقط من سحابة من الهيدروجين إلى كتلة مركزية مرتبطة بإحكام. ثم ثقب أسود.
السؤال هو ، هل سيكون من الممكن جمع المواد بسرعة؟ يمكن ، إذا دفع شيء ما ... مثل المادة المظلمة. وفقًا للدكتور Begelman ، قد تكون هناك العديد من المواقف التي تكون فيها قوة خارجية ، مثل الجاذبية الناتجة عن هالة كبيرة من المادة المظلمة والتي يمكن أن تعمل على دفع الغاز إلى منطقة مركزية. في الواقع ، تم حساب المواد وهي تقع في ثقب أسود بهذه السرعة ، لأن هذا هو المعدل الذي تستغرقه طاقة الكوازارات. لكن السؤال هو ، هل سينجح هذا إذا لم يكن الثقب الأسود موجودًا ، أو صغيرًا حقًا.
بمجرد أن يكون هناك عدد قليل من الكتل الشمسية من الغاز المتراكم ، يبدأ القلب في الانكماش تحت سحب كتلته المتزايدة. يمر الجسم بفترة وجيزة من الاندماج النووي عندما يصل إلى 100 كتلة شمسية ، ولكنه يمر عبر هذه المرحلة بسرعة كبيرة بحيث لا تتاح له الفرصة للتوسع مرة أخرى.
في نهاية المطاف يصل الجسم إلى عدة آلاف من الكتل الشمسية ، وارتفعت درجة حرارته إلى مئات الملايين من الدرجات. عند هذه النقطة ، تتولى الجاذبية أخيرًا زعزعة القلب ، وتحويل الجسم إلى ثقب أسود كتلة شمسية 10-20 يبدأ بعد ذلك في استهلاك كل الكتلة من حوله.
من هذه النقطة ، الثقب الأسود قادر على سحب المزيد من المواد بكفاءة ، ينمو عند المستويات القصوى التي تنبأت بها الفيزياء ، ويجمع في النهاية ملايين المرات من كتلة الشمس. إذا سقطت كمية كبيرة من المواد ، فقد يعمل الثقب الأسود الهائل كصغير الكوازار - وقد أطلق الدكتور بيجلمان على هذا الاسم اسم "الكوستاريستار" - حيث يتوهج بالإشعاع بينما تتداعى المواد المزعجة في محيط الثقب الأسود.
وهناك أخبار سارة: يمكن الكشف عن هؤلاء النجوم شبه التلسكوبات القوية. ومع ذلك ، سيكون لديهم عمر قصير جدًا ، يدوم 100000 سنة فقط. يمكن اكتشافها بشكل هامشي من خلال تلسكوب جيمس ويب الفضائي القادم.
المصدر الأصلي: ورقة Arxiv
