إن العملية التي تحول من خلالها المادة المظلمة الثقوب السوداء الهائلة إلى كوازارات عالية الطاقة حدثت عبر التاريخ، مما أثر على التطور الماضي للكون. يوجد ثقب أسود هائل في مركز كل مجرة. وبعد تجاوز حجم معين، تصبح هذه الثقوب السوداء نشطة، وتبعث كميات كبيرة من الإشعاع، وتسمى الكوازارات. يُعتقد أن تنشيط هذه الكوازارات يرجع إلى وجود هالات ضخمة من المادة المظلمة (DMH) حول المجرات، والتي تجذب المادة نحو مركز المجرة وتوفر الطاقة للثقب الأسود.
اكتشف فريق بحث من جامعة طوكيو أن النجوم الزائفة، المتأثرة بهالة المادة المظلمة المحيطة بها، لديها أنماط تنشيط ثابتة طوال تاريخ الكون. يقدم هذا البحث رؤى جديدة حول تكوين ونمو الثقوب السوداء والتطور الأوسع للكون.
قام فريق من الباحثين، بما في ذلك علماء من جامعة طوكيو، بمسح مئات من النجوم الزائفة القديمة لأول مرة، ووجدوا أن هذا السلوك ثابت بشكل ملحوظ عبر التاريخ. وهذا أمر مثير للدهشة لأن العديد من العمليات واسعة النطاق تتغير طوال حياة الكون، وبالتالي فإن آليات تنشيط الكوازارات قد يكون لها آثار على تطور الكون بأكمله.
قياس هالات المادة المظلمة
إن قياس كتلة هالة المادة المظلمة ليس بالأمر السهل؛ إنها مادة مراوغة، وكلمة "مادة" ليست مبالغة في وصفها، لأن الخصائص الفعلية للمادة المظلمة ليست معروفة بعد. نحن نعلم بوجوده فقط بسبب تأثير جاذبيته على الهياكل الكبيرة مثل المجرات. لذلك، لا يمكن قياس المادة المظلمة إلا من خلال النظر إلى تأثير جاذبيتها على الأشياء. يتضمن ذلك الطريقة التي تسحب بها المادة المظلمة حركة الأجسام أو تؤثر عليها، أو تأثير العدسة (انحناء الضوء) للأجسام الموجودة خلف منطقة تشبه المادة المظلمة.
ويصبح هذا التحدي أكبر على مسافات أكبر، لأن الضوء الصادر عن الظواهر الأقدم والأكثر بعدًا يمكن أن يكون خافتًا جدًا. لكن هذا لم يمنع البروفيسور نوبوجي كاشيواجاوا من قسم علم الفلك وفريقه من محاولة الإجابة على سؤال طويل الأمد في علم الفلك: كيف تولد الثقوب السوداء وكيف تنمو؟
ويحرص الباحثون بشكل خاص على استكشاف الأسئلة المتعلقة بالثقوب السوداء فائقة الكتلة، وهي أكبر نوع من الثقوب السوداء الموجودة في مركز كل مجرة. ستكون دراستها صعبة للغاية لولا حقيقة أن بعض الثقوب السوداء فائقة الكتلة تكون ضخمة جدًا لدرجة أنها تبدأ في إطلاق نفاثات قوية للغاية من المواد أو كرات من الإشعاع، وفي كلتا الحالتين تصبح ما نسميه الكوازارات. هذه النجوم الزائفة قوية جدًا بحيث يمكننا الآن مراقبتها بالتكنولوجيا الحديثة، حتى من مسافات بعيدة.
نتائج البحث وأهميته
قال بايتشوان: "لقد قمنا لأول مرة بقياس الكتلة النموذجية لهالة المادة المظلمة المحيطة بالثقوب السوداء النشطة في الكون منذ حوالي 13 مليار سنة. ووجدنا أن كتلة DMH من الكوازارات مستقرة للغاية، حوالي 10 تريليون مرة كتلة الشمس. لقد قمنا بالفعل بقياس الكتلة الأحدث حول الكوازارات. أجرى DMH قياسات مشابهة بشكل لافت للنظر لما نراه من الكوازارات الأقدم، وهو أمر مثير للاهتمام لأنه يظهر أن هناك كتلة DMH مميزة". ويبدو أن ذلك ينشط الكوازارات، سواء حدث ذلك منذ مليارات السنين أو الآن."
تبدو النجوم الزائفة البعيدة باهتة لأن الضوء الذي تركها منذ فترة طويلة قد انتشر، وامتصته المواد المتداخلة، وامتد إلى أطوال موجية للأشعة تحت الحمراء غير مرئية تقريبًا بسبب التوسع طويل المدى للكون. ولذلك، بدأ هاشيكاوا وفريقه بمسح السماء عام 2016 باستخدام مجموعة متنوعة من الأدوات المختلفة، أهمها تلسكوب سوبارو الياباني في هاواي بالولايات المتحدة الأمريكية.
قال كاشيواكاوا: "يمكن لتلسكوب سوبارو المحدث أن يرى أبعد من ذي قبل، ولكن يمكننا معرفة المزيد من خلال توسيع مشاريع المراقبة الدولية. سيقوم مرصد Vera-C-Rubin في الولايات المتحدة وحتى القمر الصناعي إقليدس الفضائي التابع للاتحاد الأوروبي الذي تم إطلاقه هذا العام بمسح نطاق أكبر من السماء واكتشاف المزيد من DMHs حول النجوم الزائفة. يمكننا أن نفهم بشكل كامل العلاقة بين المجرات والثقوب السوداء فائقة الكتلة. وقد يساعدنا هذا على فهم كيفية تشكل الثقوب السوداء ونموها".