تتحدى الأدلة الجديدة من مرصد Chandra X-ray التابع لوكالة ناسا الأفكار السائدة حول كيفية نمو الثقوب السوداء في مراكز المجرات. لطالما اعتقد الفلكيون أن الثقب الأسود الهائل وانتفاخ النجوم في مركز المجرة المضيفة ينمو بنفس المعدل - فكلما زاد حجم الانتفاخ ، زاد حجم الثقب الأسود. ومع ذلك ، كشفت دراسة جديدة لبيانات شاندرا عن مجرتين مجاورتين بهما ثقوب سوداء هائلة الحجم تنمو بشكل أسرع من المجرات نفسها.
عادة ما تكون كتلة الثقب الأسود العملاق في مركز المجرة جزءًا صغيرًا - حوالي 0.2 في المائة - من الكتلة الموجودة في الانتفاخ ، أو منطقة النجوم المكتظة بالسكان ، المحيطة بها. أهداف الدراسة الأخيرة التي أجرتها شاندرا ، المجرتان NGC 4342 و NGC 4291 ، بها ثقوب سوداء أكبر بـ 10 مرات إلى 35 مرة مما يجب مقارنتها بالانتفاخات. تظهر الملاحظات الجديدة مع شاندرا أن الهالات ، أو الأظرف الضخمة من المادة المظلمة التي توجد فيها هذه المجرات ، هي أيضًا زائدة الوزن.
تشير هذه الدراسة إلى أن الثقوب السوداء الفائقة الكتلة وتطورها مرتبطان بهالات المادة المظلمة ولم ينموا بالتوازي مع انتفاخات المجرة. في هذا الرأي ، فإن الثقوب السوداء وهالات المادة المظلمة ليست زائدة الوزن ، لكن الكتلة الكلية في المجرات منخفضة جدًا.
قال أكوس بوغدان من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (CfA) في كامبريدج ، ماساشوستس: "هذا يعطينا المزيد من الأدلة على وجود صلة بين اثنتين من أكثر الظواهر غموضاً وأحلك الظواهر في الفيزياء الفلكية - الثقوب السوداء والمادة المظلمة - في هذه المجرات". . الذي قاد الدراسة الجديدة.
NGC 4342 و NGC 4291 قريبان من الأرض من الناحية الكونية ، على مسافات 75 مليون و 85 مليون سنة ضوئية. وقد عرف علماء الفلك من الملاحظات السابقة أن هذه المجرات تستضيف ثقوبًا سوداء ذات كتل كبيرة نسبيًا ، ولكنها غير مؤكدة ما هو المسؤول عن هذا التفاوت. استنادًا إلى ملاحظات شاندرا الجديدة ، ومع ذلك ، فإنهم قادرون على استبعاد ظاهرة تعرف باسم تجريد المد والجزر.
يحدث تجريد المد والجزر عندما يتم تجريد بعض نجوم المجرة من الجاذبية خلال لقاء قريب مع مجرة أخرى. إذا كان هذا التجريد من المد والجزر قد حدث ، لكانت الهالات مفقودة في الغالب. نظرًا لأن المادة المظلمة تمتد بعيدًا عن المجرات ، فإنها مرتبطة بها بشكل فضفاض أكثر من النجوم ومن المرجح أن يتم سحبها بعيدًا.
لاستبعاد تجريد المد والجزر ، استخدم علماء الفلك شاندرا للبحث عن أدلة على غاز حار ينبعث من الأشعة السينية حول المجرتين. لأن ضغط الغاز الساخن - المقدر من صور الأشعة السينية - يوازن سحب الجاذبية لكل المادة في المجرة ، يمكن أن توفر بيانات شاندرا الجديدة معلومات حول هالات المادة المظلمة. تم العثور على الغاز الساخن ليتم توزيعه على نطاق واسع حول NGC 4342 و NGC 4291 ، مما يعني أن كل مجرة تحتوي على هالة مظلمة ضخمة بشكل غير عادي وأن تجريد المد والجزر غير محتمل.
قال المؤلف المشارك بيل فورمان ، من CfA أيضًا: "هذا أوضح دليل لدينا في الكون القريب ، عن الثقوب السوداء التي تنمو بشكل أسرع من مجرتهم المضيفة". "ليس الأمر أن المجرات قد تم اختراقها من خلال اللقاءات القريبة ، ولكن بدلاً من ذلك كان لديهم نوع من التطور الموقوف."
كيف يمكن أن تنمو كتلة الثقب الأسود بشكل أسرع من الكتلة النجمية للمجرة المضيفة؟ يقترح مؤلفو الدراسة أن تركيزًا كبيرًا من دوران الغاز ببطء في مركز المجرة هو ما يستهلكه الثقب الأسود في وقت مبكر جدًا من تاريخه. ينمو بسرعة ، ومع نموه ، تزداد كمية الغاز التي يمكنه تراكمها أو ابتلاعها مع إنتاج الطاقة من التراكم. بعد أن يصل الثقب الأسود إلى كتلة حرجة ، فإن الانفجارات التي تعمل بالطاقة من خلال الاستهلاك المستمر للغاز تمنع التبريد وتحد من إنتاج النجوم الجديدة.
قال بوجدان: "من الممكن أن يصل الثقب الأسود الهائل إلى حجم ضخم قبل وجود العديد من النجوم على الإطلاق في المجرة". "هذا تغيير كبير في طريقة تفكيرنا حول كيفية تطور المجرات والثقوب السوداء معًا."
تم عرض النتائج في 11 يونيو في الاجتماع 220 للجمعية الفلكية الأمريكية في أنكوريج ، ألاسكا. كما تم قبول الدراسة للنشر في مجلة Astrophysical Journal.
