لقد وجد علماء الفلك الذين يستخدمون التلسكوب الراديوي ذي الصفيف الكبير (VLA) التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم لدراسة أشباه النجوم البعيدة ، دليلًا محيرًا قد يجيب على سؤال الدجاج والبيض الكوني منذ فترة طويلة: أيهما جاء أولاً ، أي ثقوب سوداء هائلة أو مجرات عملاقة؟
لسنوات ، لاحظ علماء الفلك علاقة مباشرة بين كتلة الثقب الأسود المركزي الفائق الكتلة للمجرة والكتلة الإجمالية "لانتفاخ" النجوم في قلبها. كلما كان الثقب الأسود أكثر ضخامة ، كان الانتفاخ أكبر. تكهن العلماء على نطاق واسع حول ما إذا كان الثقب الأسود أو الانتفاخ النجمي أولًا. في الآونة الأخيرة ، اقترحت بعض النظريات أن الاثنين قد يتشكلان في وقت واحد.
ومع ذلك ، فإن ملاحظات VLA الجديدة للكوازار والمجرة المضيفة التي شوهدت كما كانت عندما كان عمر الكون أقل من مليار سنة تشير إلى أن المجرة الصغيرة لديها ثقب أسود فائق الكتلة ولكن ليس لديها تضخم هائل للنجوم.
"وجدنا كمية كبيرة من الغاز في هذه المجرة الفتية ، وعندما نضيف كتلة هذا الغاز إلى كتلة الثقب الأسود ، فإنها تضيف ما يقرب من الكتلة الإجمالية للنظام بأكمله. قال كريس كاريلي ، من المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO) ، في سوكورو ، نيو مكسيكو: إن ديناميكيات المجرة تعني أنه لا يوجد الكثير من الكتلة لتعويض حجم الانتفاخ النجمي الذي تنبأت به النماذج الحالية.
درس العلماء الكوازار الملقب بـ J1148 + 5251 ، والذي يعد أكثر من 12.8 مليار سنة ضوئية ، وهو الكوازار البعيد الموجود حتى الآن. تم اكتشاف J1148 + 5251 في عام 2003 من خلال مسح Sloan Digital Sky ، وهي عبارة عن مجرة شابة ذات قلب كوازار مشرق كما كان عندما كان عمر الكون 870 مليون سنة فقط. يبلغ عمر الكون الآن 13.7 مليار سنة.
وبهدف VLA عند J1148 + 4241 لمدة 60 ساعة تقريبًا ، تمكن الباحثون من تحديد كمية الغاز الجزيئي في النظام. بالإضافة إلى ذلك ، تمكنوا من قياس حركات هذا الغاز ، وبالتالي تقدير الكتلة الإجمالية للنظام المجري. وقد أنتجت دراسات سابقة للنظام تقديرات بأن الثقب الأسود كان من 1 إلى 5 مليار ضعف كتلة شمسنا.
تشير ملاحظات VLA الجديدة إلى وجود حوالي 10 مليار كتلة شمسية من الغاز الجزيئي في النظام ، وأن الكتلة الإجمالية للنظام هي 40-50 مليار كتلة شمسية. وبالتالي يمثل الغاز والثقب الأسود مجتمعين 11-15 مليار كتلة شمسية من هذا المجموع.
تشير النسبة المقبولة إلى أن الثقب الأسود لهذه الكتلة يجب أن يكون محاطًا بانتفاخ نجمي يبلغ عدة تريليونات كتلة شمسية. يظهر قياسنا الديناميكي أنه لا يوجد الكثير من الكتلة المتبقية ، باستثناء الثقب الأسود والغاز ، لتشكيل انتفاخ نجمي. قال فابيان والتر ، من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الإشعاعي في هايدلبرغ بألمانيا ، والذي كان زميلًا في Jansky Postdoctoral في NRAO في سوكورو عندما تم تقديم الملاحظات: `` يوفر هذا دليلاً على أن الثقب الأسود يتشكل قبل الانتفاخ النجمي ''.
"أحد الأمثلة بالتأكيد لا يجعل الحالة ، ولكن في هذا الكائن لدينا على ما يبدو مثال على ثقب أسود بدون الكثير من الانتفاخ النجمي. قال كاريلي: "نحتاج الآن إلى إجراء دراسات تفصيلية عن المزيد من هذه الأشياء في الكون البعيد البعيد جدًا". وأضاف كاريلي: "بفضل الحساسية المحسنة بشكل كبير لـ VLA الموسع وصفيف Atacama Large Millimeter Array (ALMA) ، والتي ستصبح متاحة على الإنترنت في غضون بضع سنوات ، سيكون لدينا الأدوات التي نحتاجها لحل هذا السؤال بشكل نهائي".
قال والتر: "إن مثل هذه الدراسات هي المفتاح لفهم كيفية تشكل المجرات لأول مرة".
عمل والتر وكاريلي مع فرانك بيرتولدي وكارل مينتين من معهد ماكس بلانك في بون ؛ بيير كوكس من معهد الفيزياء الفلكية بجامعة باريس الجنوبية ؛ فريد كي واي. Lo of the NRAO in Charlottesville، VA؛ Xiahui Fan من مرصد ستيوارد بجامعة أريزونا ؛ ومايكل شتراوس من جامعة برينستون ، عن المشروع. يتم نشر نتائج أبحاثهم في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي هو مرفق تابع لمؤسسة العلوم الوطنية ، ويتم تشغيله بموجب اتفاقية تعاون من قبل Associated Universities، Inc.
المصدر الأصلي: NRAO News Release
