اكتشف باحثون كنزا نادرا يمكن أن يلقي الضوء على تطور الثقوب السوداء في أقرب مجرة ​​​​كبيرة مجاورة لدرب التبانة.

وفي مجموعة من النجوم في مجرة "​​المرأة المسلسلة"، AKA M31، درس علماء الفلك التغيرات في الضوء لتحديد الثقب الأسود الذي يصل إلى ما يقرب من 100000 ضعف كتلة الشمس. وهذا يضع الوحش بشكل مباشر في نظام "الكتلة المتوسطة" - كلاهما بعيد المنال وسعى علماء الفلك بشدة للأسئلة التي يمكنهم الإجابة عنها.

وكتب فريق دولي من علماء الفلك بقيادة رينوكا بيتشتي، من جامعة ليفربول جون مورس في المملكة المتحدة: "في هذه الورقة، نستخدم نماذج الكتلة عالية الدقة وعلم الحركة لتقديم اكتشاف ~ 100000 ثقب أسود متوسط الكتلة الشمسية (IMBH) مع أهمية أكبر من 3 سيغما".

ونشر عملهم على خادم arXiv قبل الطباعة، وقبلت للنشر من قبل الجمعية الفلكية الأمريكية (AAS).

وتعد الثقوب السوداء وحوشا خادعة للغاية. وما لم تكتسب المادة بنشاط، وهي عملية تولد إشعاعا ساطعا بشكل لا يصدق، فلن تصدر أي ضوء يمكننا اكتشافه. وهذا يجعل العثور عليها مسألة عمل بوليسي، مع النظر في ما يحدث في الفضاء المحيط بها.

وتقع معظم الثقوب السوداء التي اكتشفناها، باستخدام مجموعة متنوعة من الطرق، في نطاقين من الكتلة. وهناك ثقوب سوداء ذات كتلة نجمية، تصل إلى حوالي 100 ضعف كتلة الشمس؛ والثقوب السوداء فائقة الكتلة، والتي تبدأ في نطاق منخفض يبلغ حوالي مليون ضعف كتلة الشمس (ويمكن أن تصبح متكتلة بشكل لا يصدق من هناك).

وحتى الآن، لا يزال عدد اكتشافات IMBH منخفضا بشكل لا يصدق. وهذا شيء مثير للانزعاج. وبدون ثقوب سوداء متوسطة الكتلة، يكافح العلماء لحل كيف يمكن أن يتعايش نظامان جماعيان مختلفان تماما.

ويمكن أن تساعدنا مجموعة صلبة من الثقوب السوداء في نطاق الكتلة المتوسطة على سد الفجوة، وتقديم آلية يمكن بواسطتها أن تنمو الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية إلى عمالقة.

وهذا يقودنا إلى أندروميدا. على وجه التحديد، مجموعة كروية من النجوم داخل أندروميدا تسمى B023-G078، وهو أكبر تجمع نجمي من هذا القبيل في المجرة، كتلة من النجوم الكروية تقريبا، مرتبطة بالجاذبية، وتبلغ كتلتها 6.2 مليون كتلة شمسية.

وإحدى الطرق التي يمكن أن تتشكل بها هذه العناقيد، وفقا للنماذج، هي عندما تستوعب مجرة ​​أخرى. وهذه ظاهرة شائعة جدا. وفعلتها مجرة ​​درب التبانة عدة مرات، كما فعلت أندروميدا. وقد تكون الحشود الكروية ما تبقى من النوى المجرية للمجرات الأصغر التي تندرج تحت المجرات الأكبر والثقوب السوداء.

ودرس الباحثون المحتوى المعدني للعنقود، بناء على إشارات دقيقة في الضوء المنبعث منه، وقرروا أن عمره يبلغ حوالي 10.5 مليار سنة، مع وجود معدن مماثل لتلك الموجودة في نوى المجرة المجردة الأخرى في مجرة ​​درب التبانة.

ثم درسوا الطريقة التي تتحرك بها النجوم حول مركز العنقود لمحاولة حساب كتلة الثقب الأسود الذي يجب أن يكون هناك. وعاد هذا نتيجة لحوالي 91000 كتلة شمسية، والتي تشكل حوالي 1.5% من كتلة المجموعة.

ويشير هذا إلى أن المجرة الأم لـ B023-G078 كانت مجرة ​​قزمة، سجلت حوالي مليار كتلة شمسية. وحسبت كتلة سحابة ماجلان الكبيرة - وهي مجرة ​​قزمة تدور حول مجرة ​​درب التبانة - بنحو 188 مليار كتلة شمسية، وتقدر كتلة أندروميدا بنحو 1.5 تريليون كتلة شمسية.

ومن المحتمل أن يكون هناك شيء آخر يفسر الملاحظات، لكن لم يتناسب أي من البدائل التي اكتشفها الفريق مع البيانات بالإضافة إلى وجود ثقب أسود متوسط ​​الكتلة.

وكتبوا في ورقتهم البحثية: "نحن نفضل وجود IMBH واحد بالنظر إلى المؤشرات الأخرى على أن B023-G78 عبارة عن نواة مجردة، بالإضافة إلى الاكتناز الظاهر للمكون المظلم. وستعطي البيانات ذات الدقة المكانية الأعلى قيودا محسّنة على طبيعة الكتلة المظلمة المركزية ويجب أن تكون ذات أولوية قصوى في العصر القادم للتلسكوبات الكبيرة للغاية".