في الانطباع التقليدي، غالبًا ما تكون الثقوب السوداء "متحصنة" في مراكز المجرات. لكن،اكتشف باحثون من مرصد شانغهاي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم ثقبا أسود "مضطربا" في مجرة قزمة تبعد حوالي 230 مليون سنة ضوئية عن الأرض. لم يبق في قلب المجرة، لكنه انحرف عن المركز بحوالي 1 كيلو فرسخ فلكي (حوالي 3000 سنة ضوئية) وقذف نفاثات راديوية. يعد هذا الثقب الأسود "خارج النواة، والتراكم في الموقع، والحامل النفاث" الموجود في مجرة قزمة قريبة حاليًا أحد الحالات ذات التحول الأحمر الأقل والأدلة الأكثر ثباتًا.
يعزز هذا الاكتشاف فهم أن "نمو الثقب الأسود لا يقتصر على مركز المجرات" ويوفر منظورًا جديدًا لفهم النمو السريع للثقوب السوداء فائقة الكتلة في الكون المبكر.تم نشر النتائج ذات الصلة عبر الإنترنت في نشرة العلوم في 5 سبتمبر 2025.
في صورتنا المعتادة للكون، غالبًا ما يُنظر إلى الثقوب السوداء على أنها "قلوب" المجرات. ومع ذلك، تظهر المزيد والمزيد من الملاحظات أن بعض الثقوب السوداء لا تبقى في مركز المجرات، ولكنها تنحرف عن النواة و"تتجول" في قرص المجرة أو الحواف الخارجية. تسمى هذه الأجسام "الثقوب السوداء المتجولة" التي تتجول في الكون مثل المسافرين التائهين.
لماذا نبحث عنهم في المجرات القزمة؟ تحتوي المجرات القزمة على كتل صغيرة وتاريخ تطوري بسيط نسبيًا. إنها مثل "الحفريات الكونية" التي تحافظ على أدلة حول نمو الثقوب السوداء المبكرة. وتتنبأ النظرية بأن ارتداد موجة الجاذبية أو تفاعل الأجسام المتعددة بعد اندماج المجرات يمكن أن يتسبب بسهولة في طرد الثقوب السوداء من مركز المجرات القزمة ذات آبار إمكانات الجاذبية الضحلة، وتصبح ثقوبًا سوداء تتجول في محيط المجرة. حتى أن بعض عمليات المحاكاة تشير إلى أن نسبة كبيرة من الثقوب السوداء في المجرات القزمة تبتعد عن المركز بما يصل إلى ألف فرسخ فلكي، لكن الأدلة الرصدية المباشرة التي لا لبس فيها كانت مفقودة منذ فترة طويلة.
وضع فريق دولي بقيادة الباحث آن تاو من مرصد شنغهاي التابع للأكاديمية الصينية للعلوم أنظاره على مجرة قزمة تسمى MaNGA 12772-12704، والتي تبعد حوالي 230 مليون سنة ضوئية فقط عن الأرض (انزياح أحمر z≈0.017). استنادًا إلى البيانات الطيفية لمجال الرؤية المتكامل للمسح الطيفي للمجرة القريبة (MaNGA)، وجد الباحثون أن هذه المجرة تظهر ميزات نوى مجرية نشطة ضعيفة (AGN). الشكل العام للمجرة منتظم، ولا توجد علامة واضحة على اندماج أو مضاعفة النوى المجرية النشطة. لكن النقطة الأساسية هي أن الإشعاع الراديوي المرتبط به لا يقع في المركز الهندسي للمجرة، بل يقابله ما يقرب من ألف فرسخ فلكي من المركز.
ومن أجل التأكد من طبيعته، استخدم الفريق التلسكوب الراديوي ذو المصفوفة الأساسية الطويلة جدًا (VLBA) لإجراء تصوير عميق في نطاقي 1.6 جيجا هرتز و4.9 جيجا هرتز. أظهرت النتائج أن المسافة الزاوية بين المصدر ومركز المجرة هي 2.68 ثانية قوسية (الموافق 0.94 كيلو فرسخ فلكي)، وتتجاوز درجة حرارة سطوع النواة الراديوية مليار كلفن، وقد لوحظ هيكل إشعاع راديوي يمتد حوالي 2.2 فرسخ فلكي (7.2 سنة ضوئية) على طول الاتجاه الجنوبي الشرقي في الصورة بتردد 1.6 جيجا هرتز. هذه هي خصائص AGN النموذجية. ليس هذا فحسب، فقد قام الفريق أيضًا بتمشيط بيانات الأرشيف بشكل منهجي من عام 1993 إلى عام 2023، ووجد أن المصدر أظهر تغيرات "قوية وضعيفة" غير رتيبة على نطاق عقود، بما يتوافق مع سلوك "التراكم طويل المدى في الموقع"؛ وهذا يختلف بشكل كبير عن القانون العام للتحلل الرتيب لبقايا المستعرات الأعظم خلال فترة زمنية تمتد لعدة سنوات، وبالتالي القضاء بشكل فعال على "المدعيين". وبالجمع مع كتلة النجم في المجرة المضيفة له، فإن التقدير التجريبي لكتلة الثقب الأسود يبلغ حوالي 300 ألف مرة كتلة الشمس، والتي تندرج ضمن فئة الثقوب السوداء متوسطة الكتلة (IMBH). من خلال الجمع بين خصائص الرصد المتعددة، يمكن التأكد من أن هذا ثقب أسود حر مع تراكم نشط ونفاثات، وهي حاليًا واحدة من أقرب المجرات القزمة (أدنى انزياح نحو الأحمر). وقال الباحث المساعد ليو يوانكي بوضوح: "إنها مثل منارة كونية مضاءة بواسطة" ثقب أسود متجول ". وعلى الرغم من أنها غادرت مركز المجرة، إلا أنها لا تزال تقذف الطاقة إلى الخارج".
وهذه النتيجة ملفتة للنظر بشكل خاص عند النظر إليها من منظور إحصائي أوسع. ومن بين أكثر من 3000 مجرة قزمة MaNGA، قام الباحثون بفحص 628 مرشحًا لـ AGN. حوالي 62% من المصادر كانت بها نوى مجرية نشطة تنحرف عن المركز البصري للمجرة، مما يشير إلى أن نزع الأسلحة النووية قد لا يكون أمرًا غير شائع. لكن "المرشح" ليس مثل "التأكيد". أجرى فريق تاو فحصًا متعدد المستويات لأكثر من 600 مرشح، وأخيراً اختار 11 هدفًا كانت واعدة للغاية في الكشف عن الإشعاع الراديوي، واستخدم أعلى حساسية ودقة لتتبع الملاحظات. من بين ملاحظات هذه المصادر المستهدفة الـ 11، فقط MaNGA 12772-12704 لديه الدليل الثلاثي على "درجة حرارة عالية السطوع وكثيفة، ونفث بارسيك، وتباين ضوء المجال الزمني لمدة 30 عامًا" في نفس الوقت، لتصبح الحالة الوحيدة المؤكدة حتى الآن.
يسلط الضوء على الورق
يحول هذا البحث "الثقوب السوداء المتجولة" من التخمين النظري إلى المراقبة المباشرة. مع وصول الجيل التالي من التلسكوبات، قد لا تكون "الثقوب السوداء المفقودة" نادرة - ففي المستقبل، ستتمكن التلسكوبات الضوئية ذات الفتحات الكبيرة للغاية من قياس المركز البصري وبنية المجرات القزمة بدقة، والحصول على أطياف عالية الدقة في العمق، وحل ميزات AGN الضعيفة أو المقنعة، واكتشاف المزيد من المرشحين للثقوب السوداء خارج النواة أو الحرة، وتوسيع حجم العينة.
مع الانتهاء من مصفوفة FAST الأساسية ومصفوفة التلسكوب الراديوي بمصفوفة الكيلومتر المربع (SKA)، ستتاح لعلماء الفلك الفرصة لإجراء مسوحات منهجية للسماء بحساسية ودقة أعلى، واكتشاف الإشارات الراديوية الأضعف، وحتى حل النفاثات الصغيرة بشكل مباشر على المستوى الفرعي، مما يحقق اختراقات في التأكيد والبحث الإحصائي للثقوب السوداء اللامركزية. ربما سندرك في المستقبل أن الثقوب السوداء المتجولة في الكون ليست غير شائعة. إنهم مثل "المسافرين غير المرئيين" عند أطراف المجرات، ويؤثرون بصمت وعمق على مسار حياة المجرات.