منذ ما يقرب من نصف قرن ، اشترك العلماء في النظرية القائلة بأنه عندما يصل النجم إلى نهاية دورة حياته ، فإنه سيخضع لانهيار الجاذبية. عند هذه النقطة ، بافتراض وجود كتلة كافية ، سيؤدي هذا الانهيار إلى تكوين ثقب أسود. لقد كان معرفة متى وكيف سيتشكل الثقب الأسود شيئًا سعى إليه علماء الفلك.
ولما لا؟ لن تكون القدرة على مشاهدة تشكيل الثقب الأسود حدثًا رائعًا فحسب ، بل ستؤدي أيضًا إلى كنز من الاكتشافات العلمية. ووفقًا لدراسة حديثة أجراها فريق من الباحثين من جامعة ولاية أوهايو في كولومبوس ، ربما فعلنا ذلك في النهاية.
قاد فريق البحث كريستوفر كوتشانيك ، أستاذ علم الفلك والباحث البارز في ولاية أوهايو. باستخدام الصور التي تم التقاطها بواسطة تلسكوب مجهر كبير (LBT) وتلسكوب هابل الفضائي (HST) ، أجرى هو وزملاؤه سلسلة من الملاحظات لنجم عملاق أحمر يدعى N6946-BH1.
لكسر عملية تكوين الثقوب السوداء ، وفقًا لفهمنا الحالي لدورات حياة النجوم ، يتشكل ثقب أسود بعد أن يعاني نجم عالي الكتلة جدًا من مستعر أعظم. يبدأ هذا عندما يستنفد النجم إمداده بالوقود ثم يتعرض لخسارة مفاجئة للكتلة ، حيث يتم إلقاء القشرة الخارجية للنجم ، تاركًا وراءه نجمًا نيوترونيًا متبقيًا.
ويتبع ذلك إلكترونات تعيد ربط نفسها بأيونات الهيدروجين التي تم التخلص منها ، مما يتسبب في حدوث نوبة ساطعة. عندما يتوقف اندماج الهيدروجين ، تبدأ البقايا النجمية في البرودة وتتلاشى ؛ وفي النهاية تتكثف باقي المواد لتشكل ثقبًا أسود.
ومع ذلك ، في السنوات الأخيرة ، تكهن العديد من علماء الفلك أنه في بعض الحالات ، ستشهد النجوم انفجار مستعر أعظم فاشل. في هذا السيناريو ، ينهي نجم عالي الكتلة دورة حياته بالتحول إلى ثقب أسود دون حدوث الاندفاع الهائل المعتاد للطاقة مسبقًا.
كما لاحظ فريق أوهايو في دراستهم - بعنوان "البحث عن مستعرات أعظم فاشلة باستخدام التلسكوب ذو المنظار الكبير: تأكيد وجود نجم مختفي" - قد يكون هذا ما حدث لـ N6946-BH1 ، وهو عملاق أحمر يحتوي على 25 ضعف كتلة تقع الشمس على بعد 20 مليون سنة ضوئية من الأرض.
باستخدام المعلومات التي تم الحصول عليها مع LBT ، لاحظ الفريق أن N6946-BH1 أظهر بعض التغييرات المثيرة للاهتمام في لمعانه بين عامي 2009 و 2015 - عندما تم عمل ملاحظتين منفصلتين. في صور 2009 ، يظهر N6946-BH1 كنجم مشرق ومعزول. كان هذا متسقًا مع بيانات الأرشيف التي التقطتها HST في عام 2007.
ومع ذلك ، أظهرت البيانات التي حصل عليها LBT في عام 2015 أن النجم لم يعد ظاهرًا في الطول الموجي المرئي ، والذي تم تأكيده أيضًا بواسطة بيانات هابل من نفس العام. أظهرت بيانات LBT أيضًا أنه على مدار عدة أشهر خلال عام 2009 ، شهد النجم اندلاعًا قصيرًا ولكنه شديد ، حيث أصبح أكثر إشراقًا بمليون مرة من شمسنا ، ثم تلاشى بثبات.
وقد استشاروا أيضًا بيانات من مسح Palomar Transit Factory (PTF) للمقارنة ، بالإضافة إلى الملاحظات التي أجراها Ron Arbor (عالم فلك بريطاني هواة وصياد مستعر أعظم). في كلتا الحالتين ، أظهرت الملاحظات أدلة على حدوث توهج خلال فترة وجيزة في عام 2009 تلاها تلاشي مطرد.
في النهاية ، كانت جميع هذه المعلومات متسقة مع نموذج الثقب الأسود الفائق للمستعرات الفاشلة. كما قال البروفيسور كوتشانك ، المؤلف الرئيسي لورقة المجموعة - - لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"في صورة تشكيل هذا المستعر الأعظم / الثقب الأسود الفاشل لهذا الحدث ، يتم دفع عابر المستعر الأعظم الفاشل. النجم الذي نراه قبل الحدث هو عملاق أحمر - لذلك لديك قلب مضغوط (حجم ~ الأرض) خارج غلاف حرق الهيدروجين ، ثم غلاف كبير منتفخ من الهيدروجين في الغالب قد يمتد إلى حجم المشتري يدور في مدار. هذا الظرف مرتبط بشكل ضعيف للغاية بالنجم. عندما ينهار قلب النجم ، تنخفض كتلة الجاذبية بعشرة أعشار كتلة الشمس بسبب الطاقة التي تحملها النيوترينوات. هذا الانخفاض في جاذبية النجم يكفي لإرسال موجة صدمة ضعيفة من خلال الغلاف المنتفخ الذي يدفعه إلى الانحراف. وينتج عن ذلك لمعان بارد منخفض اللمعان (مقارنة بمستعر أعظم ، حوالي مليون مرة لمعان الشمس) عابر يستمر لمدة عام تقريبًا ويتم تشغيله بواسطة طاقة إعادة التركيب. جميع الذرات في الغلاف المنتفخ كانت مؤينة - إلكترونات غير مرتبطة بالذرات - عندما يتوسع الغلاف المغلف ويبرد ، تصبح الإلكترونات مرتبطة بالذرات مرة أخرى ، مما يطلق الطاقة لتشغيل الطاقة العابرة. ما نراه في البيانات يتوافق مع هذه الصورة ".
بطبيعة الحال ، نظر الفريق في جميع الاحتمالات المتاحة لتفسير "الاختفاء" المفاجئ للنجم. وشمل ذلك إمكانية أن يكون النجم محاطًا بغبار كثيف بحيث يتم امتصاص الضوء البصري / الأشعة فوق البنفسجية وإعادة انبعاثه. ولكن كما وجدوا ، فإن هذا لا يتفق مع ملاحظاتهم.
"الجوهر هو أنه لا توجد نماذج تستخدم الغبار لإخفاء النجم تعمل حقًا ، لذلك يبدو أن كل ما هو موجود الآن يجب أن يكون أقل إضاءة بكثير من ذلك النجم الموجود مسبقًا." وأوضح كوتشانك. "في سياق نموذج المستعر الأعظم الفاشل ، يكون الضوء المتبقي متسقًا مع انحلال الوقت المتأخر للانبعاثات من المواد المتراكمة على الثقب الأسود المشكل حديثًا".
بطبيعة الحال ، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات قبل أن نعرف ما إذا كان هذا هو الحال أم لا. من المحتمل أن يشمل ذلك مهام الأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية ، مثل تلسكوب سبيتزر الفضائي ومرصد تشاندرا للأشعة السينية ، أو أحد تلسكوبات الفضاء من الجيل التالي التي سيتم نشرها في السنوات القادمة.
بالإضافة إلى ذلك ، يأمل كوتشانيك وزملاؤه في مواصلة مراقبة الثقب الأسود المحتمل باستخدام LBT ، ومن خلال إعادة زيارة الكائن مع HST في غضون عام تقريبًا من الآن. وقال: "إذا كان ذلك صحيحًا ، فيجب أن نستمر في رؤية الشيء يتلاشى مع الوقت".
وغني عن القول ، إذا كان هذا صحيحًا ، سيكون هذا الاكتشاف حدثًا غير مسبوق في تاريخ علم الفلك. وقد حصدت الأخبار بالتأكيد نصيبها من الإثارة من المجتمع العلمي. كما عبر عن آفي لوب - أستاذ علم الفلك في جامعة هارفارد - لمجلة الفضاء عبر البريد الإلكتروني:
"إن الإعلان عن الاكتشاف المحتمل للنجم الذي انهار ليصنع ثقبًا أسودًا مثيرًا للاهتمام. إذا كان ذلك صحيحًا ، فسيكون أول عرض مباشر لغرفة توصيل الثقب الأسود. الصورة فوضوية إلى حد ما (مثل أي غرفة توصيل) ، مع عدم اليقين بشأن خصائص الطفل الذي تم ولادته. طريقة التأكد من ولادة ثقب أسود هي الكشف عن الأشعة السينية.
"نعلم أن الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية موجودة ، وآخرها بفضل اكتشاف موجات الجاذبية من اندماجها من قبل فريق LIGO. قبل ثمانين عامًا تقريبًا ، توقع روبرت أوبنهايمر والمتعاونون أن تنهار النجوم الضخمة إلى ثقوب سوداء. الآن قد يكون لدينا أول دليل مباشر على أن العملية تحدث بالفعل في الطبيعة.
ولكن بالطبع ، يجب أن نذكر أنفسنا بأنه نظرًا لبُعدها ، فإن ما يمكن أن نشهده مع N6946-BH1 حدث قبل 20 مليون سنة. لذا من منظور هذا الثقب الأسود المحتمل ، فإن تشكيله هو خبر قديم. ولكن بالنسبة لنا ، يمكن أن تكون واحدة من أكثر الملاحظات الرائدة في تاريخ علم الفلك.
مثل المكان والزمان ، الأهمية مهمة بالنسبة للمراقب!
