علماء فلك يرصدون نظام ثقب أسود ثلاثي غير معروف سابقًا

ربما اكتشف الفلكيون الصينيون نظام ثقوب سوداء ثلاثي لم يُرصد من قبل.

عرف الفريق هذا الثلاثي المحبوس في رقصة فالز معقدة. بعد رصد ثقب أسود فائق كتلة مخفي في خلفية حدث لموجة جاذبية غير مألوف، رُصد لأول مرة منذ ست سنوات مضت.

في 2019 رصد مرصد (ليغو) سلسلة من التموجات الباهتة في نسيج الزمكان معروف باسم موجات الجاذبية، يبدو أنها نتجت عبر اندماج ثقبين أسودين على بعد 544 - 912 سنة ضوئية عن الأرض، كان التصادم الكوني المسمى GW190814 مثيرًا للاهتمام خصوصًا بسبب حجم التفردات المندمجة، بوزن 23 و2.6 كتلة شمسية على الترتيب.

عادةً، تملك الثقوب السوداء المندمجة كتلًا متقاربة، لأن هذا يخلق النوع المناسب من احتكاك الجاذبية كي تندمج، في ذلك الوقت كان GW190814 «أكبر نسبة بين كتل غير متساوية قيست بواسطة موجات الجاذبية» وفقًا لدراسة عام 2020، فوجئ العلماء تحديدًا بحجم المتفردة الصغرى التي كانت بالكاد كبيرة بما يكفي لتُعد ثقبًا أسود.

اقترح علماء الفلك في دراسة جديدة أن هذا الاندماج غير المتكافئ حدث بسبب جسم ثالث زودها بدفعة الجاذبية اللازمة ليتصادم الثقبان الأسودان غير المتكافئين، ويتحولان إلى كيان واحد رغم الفرق الكبير بين حجميهما.

استخدام الفريق محاكاة لتوقع كيف ستؤثر هذه التفاعلات في موجات الجاذبية المولدة من الاندماج، وحددوا بصمة إشارة فريدة تدل على جسم مُختف، ثم أعادوا تحليل بيانات ليغو من الاكتشاف الأولي، ووجدوا أن بصمة الإشارة تلك حاضرة في الواقع.

صرح وين بياو هان، فلكي في الأكاديمية الصينية للعلوم قائلًا: «هذا أول اكتشاف دولي لدليل واضح على جسم مدمج ثالث في حادث اندماج ثقب أسود ثنائي. ويكشف أنه ربما لم تتشكل الثقوب السوداء الثنائية في GW190814 بمعزل عن بعضها، لكن كانت جزءًا من نظام جاذبية أعقد».

يعتقد الفريق بناءً على المحاكاة أن الهوية الأكثر احتمالًا للجسم المدمج هي ثقب أسود فائق الكتلة، لا يزال حجمه مجهولًا، لكن الحد الأدنى للثقوب السوداء فائقة الكتلة في حدود 100,000 كتلة نجمية، ويقترح الفريق أن ذلك هو حجمه على أقل تقدير، وهذا يجعله أكبر بكثير من الجسمين الآخرين المُعرفان مبدئيًا في النظام.

يبدو أن الزوج الأصغر من الثقوب السوداء المندمجة كان جزءًا من نظام ثنائي يدور حول الثقب الأسود فائق الكتلة، إذ يدوران حول بعضهما بشكل مماثل لدوران الأرض والقمر في رحلتهما المشتركة حول الشمس، هذه هي المرة الأولى التي يُرى فيها هذا التكوين في نظام ثقب أسود.

سيستمر الثقب الأسود الناتج حديثًا من الاندماج على الأغلب في رقصة حول شريكه فائق الكتلة لمليارات السنين قبل أن يبتلعه الجسم الأكبر أخيرًا.

يقول هان أن الاكتشافات لا توفر فقط «رؤية عميقة عن طرق تشكل الثقوب السوداء الثنائية»، لكن توفر لنا أيضًا طريقة جديدة لتشخيص الأجسام العملاقة المختبئة في خلفية اندماج ثقوب سوداء غير متكافئة أخرى.

منذ أن رصد ليغو أول موجات جاذبية على الإطلاق في 2015، حدد المرصد أكثر من 100 حدث موجات جاذبية إضافي، أغلبها بسبب اندماج ثقوب سوداء، يعطينا كل رصد جديد بيانات أكثر قد يستخدمها العلماء لكشف أسرار جديدة عن أكبر الأجسام في الكون المشهورة بصعوبة دراستها.