أعلن فريق بحث علمي دولي بقيادة معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي في ألمانيا أنهم حصلوا على أول دليل مباشر على وجود زوج من الثقوب السوداء فائقة الكتلة يدوران بشكل وثيق في مجرة هرقل النشطة ماركاريان 501 (Mrk 501) التي تبعد مئات الملايين من السنين الضوئية عن الأرض. تظهر الأبحاث أن زوج الثقوب السوداء ينكشف من خلال نفاثتين عاليتي الطاقة. والمسافة بينهما تعادل فقط 250 إلى 540 مسافة بين الشمس والأرض. يمكن أن تصل الكتلة الإجمالية إلى مئات الملايين أو حتى مليارات الشموس. ومن الناحية النظرية، قد يندمجان خلال حوالي 100 عام وينتجان موجات جاذبية منخفضة التردد يمكن اكتشافها.
تعتقد الملاحظات والنظريات الحالية بشكل عام أن هناك ثقبًا أسودًا هائلًا كامنًا في مركز كل مجرة كبيرة تقريبًا، وتتراوح كتلته من ملايين إلى مليارات الشموس. ومع ذلك، فإن كيفية نمو هذه الكائنات العملاقة بسرعة على النطاق الزمني الكوني تظل لغزًا رئيسيًا لم يتم حله في الفيزياء الفلكية. ومن الصعب تفسير نمو كتلتها فقط من خلال تراكم الغاز المحيط بها ببطء، لذلك كان الباحثون دائمًا يشتبهون في أن الاندماجات بين الثقوب السوداء واسعة النطاق تلعب دورًا مهمًا. نظرًا لأن اصطدامات المجرات شائعة جدًا في الكون، فهي تعتبر عملية حتمية للثقوب السوداء المركزية أن تقترب تدريجيًا من بعضها البعض تحت تأثير الجاذبية وتشكل نظام ثقب أسود ثنائي. ومع ذلك، حتى هذه الملاحظة، لم يكن المجتمع الفلكي قد حدد بوضوح زوجًا من الثقوب السوداء فائقة الكتلة في المرحلة المدمجة النهائية.
واستهدفت الدراسة Mrk 501، وهي فئة معروفة من المجرات البلازارية التي يُعرف ثقبها الأسود المركزي منذ فترة طويلة وتشتهر بنفثها النسبي الذي يستهدف الأرض تقريبًا. وللتعمق في قلب المجرة، قام الفريق بتجميع وتحليل بيانات مراقبة راديوية عالية الدقة تمتد على مدار حوالي 23 عامًا وفي نطاقات تردد متعددة من عشرات مهمات المراقبة، بدقة عالية بما يكفي لتتبع تطور الهياكل الدقيقة في النفاثات مع مرور الوقت. ولدهشة الباحثين، بالإضافة إلى التدفق الرئيسي المعروف المتجه نحو الأرض، فقد حددوا تدفقًا ثانيًا بالقرب من القلب.
وأشار سيلك بريتزن، المؤلف الأول للورقة البحثية، إلى أن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها تصوير بنية هذا النوع من النظام بوضوح في قلب المجرة، مما يوفر دليلًا مباشرًا قويًا على وجود ثقب أسود ثانٍ فائق الكتلة. في الصور، حدد الفريق نقاطًا مضيئة في الدفق من خلال خطوط متساوية الشدة وتركيبات نموذجية، وقارنوا الإزاحة والتغيرات المورفولوجية لهذه الهياكل بين أيام المراقبة المختلفة لتتبع حركة الدفق. وأظهرت النتائج أن النفاثات المعروفة سابقًا (المسماة "Jet 1") كانت موجهة بشكل واضح نحو الأرض، بينما كانت "Jet 2" المكتشفة حديثًا تشير إلى اتجاه مختلف، وتغيرت بشكل ملحوظ خلال أسابيع قليلة فقط، حيث كانت نقاط انطلاق النفثتين قريبة للغاية في قلب المجرة.
بالنسبة لعلماء الفلك، يبدو Jet 1 ساطعًا بشكل غير عادي لأنه يتجه نحونا مباشرة تقريبًا، وكان مثالًا كلاسيكيًا للنفاثات النسبية لسنوات عديدة. في المقابل، تم توجيه الطائرة Jet 2 بعيدًا عن خط الرؤية وكان من الصعب منذ فترة طويلة حلها من خلال البنية الراديوية المعقدة. وفي أحدث البيانات، وجد الباحثون أن هذه النفاثة الثانية تبدو وكأنها "تخرج" من خلف الثقب الأسود الأكثر ضخامة وتتحرك حوله في اتجاه عكس اتجاه عقارب الساعة، لتشكل تغيرات هندسية دورية وتغيرات في السطوع. ووصف بليتزن عملية تحليل البيانات بأنها "مثل الوقوف على متن سفينة ومراقبة النظام النفاث بأكمله يتمايل". فقط من خلال إدخال نظام ثقب أسود مزدوج والسماح لمستوى مداره بالتأرجح، يمكن تفسير هذه السلسلة من الظواهر الديناميكية بشكل معقول.
والأمر الأكثر إثارة هو أنه خلال عملية رصد أجريت في يونيو 2022، كان مسار الإشعاع الصادر من النظام مشوهًا بشدة، مما أدى إلى إنشاء ميزة تشبه "حلقة أينشتاين" في الصورة. ويعتقد فريق البحث أنه في ذلك الوقت، كان النظام متوافقًا تمامًا تقريبًا مع خط رؤية الأرض. أدى الثقب الأسود الأكبر حجمًا في المقدمة إلى ثني الضوء المنبعث من الخلفية مثل العدسة، مما جعله يبدو على شكل حلقة بالنسبة لنا. وهذا هو تأثير عدسة الجاذبية القوية النموذجية. تدعم هذه الظاهرة النادرة أيضًا الإطار التفسيري لـ "الثقوب السوداء المزدوجة + النفاثات المزدوجة + عدسة الجاذبية".
ومن خلال تحليل تغيرات السطوع طويلة المدى والتغيرات الدورية في مورفولوجيا النفاثات، استنتج فريق البحث أن زوج الثقوب السوداء الهائلة يدوران حول بعضهما البعض بفترة تبلغ حوالي 121 يومًا. وتعادل المسافة بينهما 250 إلى 540 متوسط المسافة بين الأرض والشمس، أو حوالي 2.32 إلى 5.02 مليار ميل (حوالي 37.4 إلى 80.8 مليار كيلومتر)، وهي مسافة مدارية قريبة للغاية بالنسبة للأجسام التي تتراوح كتلتها بين 100 مليون ومليار شمس. وفقًا للحسابات النموذجية لمجموعات كتلية مختلفة، قد يفقد الزوجان من الثقوب السوداء الطاقة المدارية بشكل أكبر ويندمجان في النهاية في أقل من مائة عام أو نحو ذلك، ليصبحا مرشحًا نادرًا "شبه حقيقي" لاندماج ثقب أسود هائل في تاريخ علم الفلك.
ومع ذلك، نظرًا لأن Mrk 501 بعيد جدًا عن الأرض، فإنه حتى أكثر المرافق تقدمًا مثل Event Horizon Telescope (EHT) يصعب عليها تحليل الثقبين الأسودين بالكامل إلى نقاط ضوء مستقلة في السماء. بمعنى آخر، لا يستطيع علماء الفلك تصوير العملية الكاملة لاقتراب زوج الثقبين الأسودين من بعضهما البعض والاندماج بشكل مباشر كما فعلوا عند التقاط أول صورة للثقب الأسود. يمكنهم الاعتماد فقط على تطور البنية النفاثة وسلوك السطوع العام لتتبع انكماشهم المداري بشكل غير مباشر.
ومع ذلك، يتوقع الباحثون أنه مع استمرار الثقبين الأسودين في الاقتراب من بعضهما البعض، فسوف يطلقان موجات جاذبية منخفضة التردد للغاية، والتي من المتوقع أن يتم اكتشافها بواسطة مصفوفة توقيت النجم النابض (PTA). في السنوات الأخيرة، أظهرت النتائج الصادرة عن العديد من مشاريع التعاون مثل مصفوفة توقيت النجم النابض الأوروبي أنه تم في البداية اكتشاف خلفية موجة الجاذبية التي تشكلت من تراكب العديد من ثنائيات الثقوب السوداء فائقة الكتلة، ويعتبر النظام الثنائي للثقب الأسود فائق الكتلة المصدر المهيمن لهذه الخلفية. تم تأكيد Mrk 501 كمرشح لثقب أسود ثنائي قريب هذه المرة، مما يجعله أحد أفضل الأهداف لتوحيد إشارات PTA مع أنظمة سماوية محددة في المستقبل.
أشار هيكتور أوليفاريس، أحد مؤلفي الورقة البحثية، إلى أنه إذا أمكن التقاط إشارة موجة جاذبية واضحة في هذا النظام في المستقبل، وزاد ترددها بشكل مطرد مع مرور الوقت، فستكون هناك فرصة "لمشاهدة" العملية الكاملة لاندماج ثقب أسود فائق الكتلة ضمن النطاق الزمني للمراقبة البشرية. لن يصبح هذا علامة فارقة في علم فلك موجات الجاذبية فحسب، بل سيوفر أيضًا مختبرًا غير مسبوق لاختبار إمكانية تطبيق النسبية العامة في ظل مجالات جاذبية قوية للغاية وفهم آلية نمو الثقوب السوداء في مراكز المجرات.
نُشرت الأبحاث ذات الصلة في "الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية" بتاريخ 27 مارس 2026 في شكل ورقة بحثية بعنوان "الكشف عن نفث ثانٍ داخل النواة النووية للمركبة Mrk 501". باعتباره عملًا حقق اختراقات في قياس التداخل الراديوي، وتحليل التسلسل طويل المدى، وتفسير عدسة الجاذبية، يعتبر هذا الاكتشاف بمثابة دليل رئيسي لفهم كيفية تحقيق الثقوب السوداء فائقة الكتلة "قفزة النمو" من خلال عمليات الاندماج، كما يشير إلى الطريق لملاحظات موجات الجاذبية المستقبلية لتحديد المصدر المحدد.