ثقب أسود هائل يمزق نجمًا ضخمًا في توهج قياسي

واجه نجم ضخم مصيرًا غير متوقع عندما انجرف قريبًا جدًا من نجم فائق الكتلة الثقب الأسود على بعد 10 مليارات سنة ضوئية.

وبدلاً من أن ينفجر على شكل مستعر أعظم، تمزق النجم إلى أجزاء، مما أدى إلى خلق ألمع وأبعد توهج للثقب الأسود تم تسجيله على الإطلاق – يلمع بقوة 10 تريليون شمس.

النجم يواجه هلاكه في تطور كوني

عادةً ما تنتهي أكبر النجوم في الكون حياتها بطريقة مذهلة، حيث تنفجر على شكل مستعر أعظم قبل أن تنهار إلى ثقوب سوداء. ومع ذلك، يبدو أن أحد النجوم الضخمة قد واجه نهاية مختلفة تمامًا. وبدلاً من إنهاء دورة حياته بانفجار رائع، انجرف قريبًا جدًا من الانفجار الهائل الثقب الأسود الذي مزقها وأكلتها قطعة قطعة.

يصف الباحثون هذا السيناريو بطريقة جديدة علم الفلك الطبيعة دراسة توضح تفاصيل أقوى وأبعد توهج للطاقة تم اكتشافه على الإطلاق من ثقب أسود هائل. تم رصد الانفجار لأول مرة في عام 2018 بواسطة Zwicky Transient Facility (ZTF)، وهو مسح للسماء تموله مؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية (NSF) ويقع في مرصد بالومار التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا. وقد سجلها أيضًا استطلاع كاتالينا في الوقت الحقيقي العابر بقيادة معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، بدعم من NSF أيضًا. سطع التوهج بشكل كبير، وزاد سطوعه بمقدار 40 مرة في غضون أشهر، وأصبح في النهاية أكثر سطوعًا بمقدار 30 مرة من أي ضوء آخر. مضيئة الثقب الأسود شوهد سابقا. وفي ذروته، كان يشع ضوءًا يعادل 10 تريليون شمس.

النظر في الكون البعيد

مصدر هذا الوميض القوي هو نواة مجرة ​​نشطة (AGN)، وهو نوع من الثقب الأسود الهائل الذي يجذب المواد المحيطة به بشكل فعال. ويُعرف هذا الكوكب باسم J2245+3743، وتشير التقديرات إلى أن كتلته أكبر بـ 500 مليون مرة من كتلة الشمس، ويقع على بعد حوالي 10 مليارات سنة ضوئية من الأرض. ونظرًا لأن الضوء يستغرق وقتًا للانتقال عبر هذه المسافات الشاسعة، فإن علماء الفلك ينظرون إلى الحدث كما حدث منذ مليارات السنين، خلال حقبة مبكرة من الكون.

يقول المؤلف الرئيسي للدراسة ماثيو جراهام، أستاذ أبحاث علم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وعالم مشروع ZTF، والباحث الرئيسي المشارك في المشروع: “تُظهر علم الطاقة أن هذا الجسم بعيد جدًا ومشرق للغاية”. “هذا لا يشبه أي AGN رأيناه من قبل.”

تمدد الزمن وعرض كوني بالحركة البطيئة

وعلى الرغم من أن التوهج يتلاشى تدريجياً، إلا أن علماء الفلك يواصلون مراقبته عن كثب. لا تؤثر المسافة القصوى على المسافة الزمنية التي ينظرون إليها فحسب، بل تؤثر أيضًا على المعدل الذي يبدو أن الحدث يتكشف به. يتقدم الوقت بشكل أبطأ في موقع الثقب الأسود بالنسبة للأرض.

يشرح غراهام: “إنها ظاهرة تسمى تمدد الزمن الكوني بسبب تمدد المكان والزمان. عندما ينتقل الضوء عبر الفضاء المتوسع للوصول إلينا، فإن طول موجته يمتد كما يمتد الزمن نفسه”.

وهذا التأثير هو أحد الأسباب التي تجعل مسوحات السماء طويلة المدى مثل ZTF وCatalina ذات قيمة كبيرة. وفي هذه الحالة، يشير جراهام إلى أن “سبع سنوات هنا هي سنتان هناك. ونحن نشاهد الحدث يتكرر بسرعة ربع سنوية”.

نجم ممزق – حدث اضطراب المد والجزر

لتحديد ما يمكن أن يسبب مثل هذا الانفجار الدراماتيكي للضوء في الكون، قام الباحثون بفحص قائمة الاحتمالات بدقة، وخلصوا إلى أن السبب الأكثر ترجيحًا هو حدث اضطراب المد والجزر (TDE). تحدث هذه الظاهرة عندما تقطع جاذبية الثقب الأسود الهائل نجمًا يقترب كثيرًا، مما يؤدي إلى استهلاك النجم ببطء بمرور الوقت أثناء دورانه في الثقب الأسود. يقول جراهام إن حقيقة أن توهج الثقب الأسود J2245 + 3743 لا يزال مستمرًا يشير إلى أننا نشهد نجمًا لم يتم التهامه بالكامل بعد، ولكنه يشبه “سمكة في منتصف الطريق فقط إلى مريء الحوت”.

إذا كان التوهج ناتجًا عن TDE، فإن العلماء يقدرون أن الثقب الأسود الهائل ابتلع نجمًا كتلته أكبر بـ 30 مرة على الأقل من كتلة شمسنا. لم يكن صاحب الرقم القياسي السابق لأكبر مرشح TDE، وهو الحدث الملقب بـ Scary Barbie بعد تصنيف ZTF الأولي له باسم ZTF20abrbeie، بنفس الشدة. كان TDE، الذي يُعتقد أيضًا أنه نشأ من نوى مجرية نشطة، أضعف بـ 30 مرة من J2245 + 3743، ويُقدر أن نجمه المنكوب يتراوح بين ثلاث إلى 10 كتل شمسية.

وجبة خفيفة نجمية داخل قرص الثقب الأسود

معظم ما يقرب من 100 TDEs التي شوهدت حتى الآن لا تحدث حول AGN، وهي هياكل ضخمة تتكون من ثقوب سوداء فائقة الكتلة محاطة بأقراص كبيرة دوارة من المواد التي تغذي الثقب الأسود المركزي. تنطلق النوى المجرية النشطة على طول الطريق، وتشتعل بنشاط التغذية الخاص بها، والذي يمكن أن يخفي رشقات TDE ويجعل من الصعب العثور عليها. من ناحية أخرى، كان التوهج الكبير الأخير J2245 + 3743 كبيرًا جدًا بحيث كان من السهل رؤيته.

ومع ذلك، في البداية، لم يبدو J2245+3743 شيئًا مميزًا. وفي عام 2018، بعد رصد الجسم لأول مرة، استخدم الباحثون تلسكوب هيل 200 بوصة في مرصد بالومار التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا للحصول على طيف من ضوء الجسم، لكنه لم يكشف عن أي شيء غير عادي. في عام 2023، لاحظ الفريق أن التوهج كان يتلاشى بشكل أبطأ من المتوقع، لذلك حصلوا على طيف آخر من مرصد WM Keck في هاواي، والذي يشير إلى السطوع الشديد لهذا النوى المجرية النشطة تحديدًا.

تأكيد ما لا يمكن تصوره: نجم يلتهم

“في البداية، كان من المهم إثبات أن هذا الجسم المتطرف كان حقًا بهذا السطوع”، يشرح المؤلف المشارك كي إي سافيك فورد، الأستاذ في مركز الدراسات العليا بجامعة مدينة نيويورك (CUNY) وكلية مجتمع مانهاتن والمتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي (AMNH). وتقول إنه كان من الممكن أن الجسم كان يشع الضوء نحونا بدلاً من أن يتوهج في كل الاتجاهات، لكن البيانات الواردة من ناساساعدت مهمة مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء واسعة النطاق (WISE) السابقة التابعة لشركة في استبعاد ذلك. في النهاية، بعد استبعاد السيناريوهات الأخرى أيضًا، خلص الباحثون إلى أن J2245+3743 كان بالفعل ألمع توهج ثقب أسود تم تسجيله على الإطلاق.

يقول فورد: “إذا قمت بتحويل شمسنا بأكملها إلى طاقة، باستخدام صيغة ألبرت أينشتاين الشهيرة E = mc2، فهذا هو مقدار الطاقة المتدفقة من هذا التوهج منذ أن بدأنا مراقبته”.

ما وراء المستعرات الأعظم – كارثة سماوية نادرة

بعد التأكد من أن سطوع التوهج تجاوز أي شيء تم تسجيله سابقًا، تحول الباحثون إلى مسألة ما الذي يمكن أن يخلق مثل هذا الانفجار الشديد من الطاقة. كانت إحدى الأفكار أ سوبر نوفاولكن تم رفض هذا التفسير بسرعة.

يقول فورد: “المستعرات الأعظمية ليست ساطعة بدرجة كافية لتفسير ذلك”. وبدلاً من ذلك، خلص الفريق إلى أن السبب الأكثر إقناعًا هو وجود ثقب أسود هائل يمزق نجمًا ضخمًا تدريجيًا.

يقول فورد: “النجوم بهذه الضخامة نادرة، لكننا نعتقد أن النجوم الموجودة داخل قرص المجرة المجرية النشطة يمكن أن تنمو بشكل أكبر. ويتم إلقاء المادة الموجودة في القرص على النجوم، مما يؤدي إلى نمو كتلتها”.

نافذة على الماضي الكوني

إن اكتشاف نجم بهذا الحجم يستهلكه ثقب أسود يشير إلى أن أحداثًا دراماتيكية مماثلة قد تحدث في أماكن أخرى في جميع أنحاء الكون. يخطط الفريق لفحص البيانات الإضافية من ZTF للبحث عن المزيد من الأمثلة والملاحظات المستقبلية من NSF ووزارة الطاقة. مرصد فيرا سي روبن قد تكشف عن أحداث اضطراب المد والجزر أكبر.

يقول جراهام: “لم نكن لنعثر على هذا الحدث النادر في المقام الأول لولا ZTF”. “لقد كنا نراقب السماء باستخدام ZTF لمدة سبع سنوات حتى الآن، لذلك عندما نرى أي شيء يشتعل أو يتغير، يمكننا أن نرى ما فعله في الماضي وكيف سيتطور.”

المرجع: “توهج مضيء للغاية تم تسجيله من ثقب أسود هائل” بقلم ماثيو جي جراهام، باري ماكيرنان، كيه إي سافيك فورد، دانييل ستيرن، ماتيو كانتيلو، أندرو ج. دريك، يوانزي دينج، مانسي كاسليوال، مايك كوس، رافايلا مارجوتي، سام روز، جان سومالوار، فيل وايزمان، إس جي ديورجوفسكي، باتريك إم فيريس، إريك سي. بيلم، تريسي إكس. تشين، ستيفن إل. جروم، شرينيفاس آر. كولكارني وأشيش ماهابال، 4 نوفمبر 2025، علم الفلك الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41550-025-02699-0

ال علم الفلك الطبيعة تلقت الورقة البحثية، التي تحمل عنوان “توهج مضيء للغاية مسجل من ثقب أسود هائل”، دعمًا من NSF، ومؤسسة سيمونز، وناسا، ومؤسسة الأبحاث الألمانية. يضم فريق البحث المساهمين في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا أندرو دريك، يوانزي دينج (ماجستير 25)، مانسي كاسليوال (دكتوراه 11)، سام روز، جان سومالوار (الآن باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة كاليفورنيا في بيركلي)، جورج ديورجوفسكي، شري كولكارني، وأشيش ماهابال. كما شارك تريسي تشين وستيفن جروم من مركز علم الفلك IPAC التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، إلى جانب دانييل ستيرن من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا (الذي يديره معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا).

ومن بين المتعاونين الإضافيين باري ماكيرنان من مركز الدراسات العليا في جامعة مدينة نيويورك، وكلية مجتمع مانهاتن، وشركة AMNH؛ ماتيو كانتيلو من معهد فلاتيرون التابع لمؤسسة سيمونز جامعة برينستون; ومايك كوس من شركة يوريكا العلمية؛ ورافائيلا مارغوتي من جامعة كاليفورنيا في بيركلي؛ وفيل وايزمان من جامعة ساوثامبتون بالمملكة المتحدة؛ وباتريك فيريس من جامعة الرور في بوخوم، ألمانيا؛ وإريك بيلم من جامعة واشنطن.

يتم دعم مرفق Zwicky Transient Facility (ZTF) التابع لـ Caltech من قبل NSF ومجموعة دولية من الشركاء، مع تمويل إضافي من مؤسسة Heising-Simons وCaltech. تتم معالجة البيانات الواردة من ZTF وتخزينها بواسطة IPAC التابع لمعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، وتساهم وكالة ناسا في دعم بحث ZTF عن الأجسام القريبة من الأرض من خلال برنامج رصد الأجسام القريبة من الأرض.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل, يكتشف، و أخبار.