المحاكاة تقول إن الثقوب السوداء الضخمة تناثرت في الكون المبكر

منذ أن تم اكتشاف موجات الجاذبية التي تنبأ بها أينشتاين لأول مرة في عام 2015 ، كان علماء الفيزياء الفلكية يفكرون في خلفية الموجات الثقالية.التموجات التراكمية لتموجات الزمكان هذه عندما تعبر الكون.

الآن ، طور أحد علماء الفيزياء الفلكية المرتبطين بمطاردة الخلفية نموذجًا لاكتشاف الثقوب السوداء الهائلة القديمة ، والتي يمكن أن تساعد في تفسير كيفية تشكل الثقوب السوداء وتطورها. كان البحث نشرت في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.

الثقوب السوداء – أجسام ضخمة كثيفة ذات قوة جاذبية شديدة بحيث لا يستطيع الضوء الهروب من جوارها – وفيرة. دراسة حديثة يقدر أن 40 كوينتيليون ثقب أسود تكمن في الكون المرئي ، بأوت كيف ينمون في الثقوب السوداء الهائلة لا يزال يكتنفها الغموض.

يمكن أن تساعد خلفية موجة الجاذبية. عندما تتفاعل الثقوب السوداء والأجسام الضخمة الأخرى مثل النجوم النيوترونية ، فإنها تهز القارب الكوني وتولد موجات ثقالية تموج عبر الكون.

يتم التقاط هذه الموجات على الأرض بواسطة مراصد مثل مرصد مقياس التداخل الليزري لموجات الجاذبية (LIGO) ، والذي يكتشف هذه التموجات غير المحسوسة تقريبًا باستخدام المرايا وضوء الليزر. تعاون LIGO-Virgo-KAGRA استأنفت عملياتها الشهر الماضي بحساسية محسنة.

قال جوزيف سيمون ، عالم الفيزياء الفلكية في جامعة كولورادو ، بولدر ومؤلف الدراسة ، في إحدى الجامعات: “لدينا بالفعل قياسات جيدة لكتل ​​الثقوب السوداء الهائلة لمجرتنا وللمجرات القريبة”. يطلق. ليس لدينا نفس هذه الأنواع من القياسات للمجرات البعيدة. علينا فقط أن نخمن “.

في الدراسة الأخيرة ، قام سايمون بحساب كتل الثقوب السوداء التقريبية لأكبر مجرات الكون ، وصمم خلفية الموجات الثقالية التي يمكن أن تخلقها تلك المجرات.

تنبأ النموذج بالمجرات الكبيرة منذ مليارات السنين أكثر من الدراسات السابقة ، مما يشير إلى أن الثقوب السوداء القديمة ربما نمت أسرع مما كان متوقعًا في السابق.

يجب أن تكون تلك الثقوب السوداء ضخمة جدًا من أجل تعزيز مثل هذه المجرات الكبيرة ، وهذا الاكتشاف الذي من شأنه أن يغير الطريقة التي يفكر بها علماء الفيزياء الفلكية حول تطور الثقب الأسود. تأتي النتيجة من نموذج ، لذا فإن ملاحظات العالم الحقيقي ستساعد في توضيح الأمر.

اللغز المحير لتطور الثقب الأسود هو ندرة الثقوب السوداء المتوسطة الكتلة. يتم رصد الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية بانتظام وثقب سوداء فائقة الكتلة (كتلتها تبلغ مليارات المرات من كتلة شمسنا) تكمن في مركز المجرات ، لكن الثقوب السوداء ذات الكتلة المتوسطة … لا تظهر.

الكتلة الهائلة ليست حتى الحد الأقصى للثقوب السوداء. الثقب الأسود الهائل الموجود في مركز مجرتنا درب التبانة ، القوس A * ، تبلغ كتلته أربعة ملايين ضعف كتلة شمسنا. لكن في وقت سابق من هذا العام ، علماء الفيزياء الفلكية وجد ثقبًا أسودًا كتلته 30 مليار ضعف كتلة الشمس، وتصنيفه على أنه ثقب أسود “فائق الكتلة” ؛ أي أكثر من 10 مليارات ضعف كتلة شمسنا ، وفقًا لوكالة ناسا.

مع وجود عدد لا يحصى من الثقوب السوداء في الكون المرئي ولكن أ هوة تفصل بين الأجسام الصغيرة والكبيرة جدًا، فإن القياس الدقيق لكتل ​​الثقوب السوداء القديمة الهائلة يمكن أن يساعد في تفسير كيفية نمو هذه الأجسام المدمجة الغامضة.

قال سايمون: “بدأنا نرى من مجموعة متنوعة من المصادر المختلفة أنه كانت هناك أشياء ضخمة جدًا في الكون منذ وقت مبكر جدًا”. سيمون هو جزء من مرصد نانوهيرتز لأمواج الجاذبية في أمريكا الشمالية (NANOGrav)، تعاون يبحث عن خلفية موجة الجاذبية.

يتم البحث عن موجات الجاذبية من خلال توقيت وصول الضوء إلى المراصد الأرضية من النجوم النابضة ، تلك الأجسام التي تدور بسرعة في الفضاء السحيق. تومض النجوم النابضة بالضوء أثناء دورانها ، مما يسمح لعلماء الفلك باستخدامها كمنارات كونية (لتحمل تشبيه محيط الموجات الثقالية). عندما يصل الضوء من النجوم النابضة إلى أجهزة الكشف الأرضية في وقت مختلف عن المتوقع ، فهذا يشير إلى أن الاضطرابات في الزمكان قد غيرت توقيتها.

أعلن NANOGrav عن إشارة تشبه اللمحة الأولى لخلفية موجة الجاذبية في عام 2021، استنادًا إلى بيانات 12 عامًا من مصفوفة توقيت نجم نابض.

أخبر سكوت رانسوم ، عالم الفلك في المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي وأحد مؤلفي الورقة البحثية التي تصف تلك النتائج ، موقع Gizmodo في ذلك الوقت أن: “يمكننا الحصول على الكثير من المعلومات حول التاريخ الكامل للكون وكيف تندمج المجرات وتتفاعل فقط من خلال رؤية إشارة الخلفية هذه.”

الأفضل لم يأت بعد. أ مرصد فضائي مخطط اسمه LISA قامت مؤخرًا بتطهير المرحلة A من دورة حياة مهمتها ، مما يعني أنها قد تنطلق في النهاية من الأرض (وتدخل في المدار الشمسي). على في وقت أقرب بكثير ، وفقًا لأحد المتعاونين ، فإن تعاون NANOGrav لديه أخبار للمشاركةعلماء الإعاشة الذين سخروا إعلان في 29 يونيو.

التعليقات على هذا المنشور مليئة بتكهنات حماسية حول ماهية الأخبار. بغض النظر عما هو عليه ، سنقوم بتغطيته.

المزيد: انظر: الصورة الأولى للثقب الأسود المركزي في مجرتنا