كان الفلكيون مفتونين بالعناقيد الكروية منذ أن تم رصدهم لأول مرة في القرن السابع عشر. تعد هذه المجموعات الكروية من النجوم من أقدم الأنظمة النجمية المعروفة في الكون ، والتي يعود تاريخها إلى أوائل الكون عندما كانت المجرات قد بدأت للتو في النمو والتطور. تدور هذه التجمعات حول مراكز معظم المجرات ، مع أكثر من 150 من المعروف أنها تنتمي إلى درب التبانة وحده.
تُعرف إحدى هذه التجمعات باسم NGC 3201 ، وهي مجموعة تقع على بعد حوالي 16300 سنة ضوئية في كوكبة فيلا الجنوبية. باستخدام تلسكوب ESO الكبير جدًا (VLT) في مرصد بارانال في تشيلي ، قام فريق من علماء الفلك مؤخرًا بدراسة هذه المجموعة ولاحظوا شيئًا مثيرًا للاهتمام. وفقًا للدراسة التي أصدروها ، يبدو أن هذه المجموعة تحتوي على ثقب أسود مضمن فيها.
ظهرت الدراسة في الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية تحت عنوان "مرشح ثقب أسود النجوم ذو الكتلة النجمية المنفصلة في الكتلة الكروية NGC 3201". قاد الدراسة بنيامين جيزرز من جامعة جورج أغسطس في غوتنغن وشمل أعضاء من جامعة ليفربول جون مورس ، وجامعة كوين ماري في لندن ، ومرصد ليدن ، ومعهد الفيزياء الفلكية وعلوم الفضاء ، و ETH زيوريخ ، ومعهد ليبنيز للفيزياء الفلكية بوتسدام (AIP).
من أجل دراستهم ، اعتمد الفريق على أداة مستكشف الطيف متعدد الوحدات (MUSE) على VLT لمراقبة NGC 3201. هذه الأداة فريدة من نوعها لأنها تسمح للفلكيين بقياس حركات آلاف النجوم البعيدة في وقت واحد . في سياق ملاحظاتهم ، وجد الفريق أن أحد نجوم العنقود كان يتدفق بسرعة عدة مئات من الكيلومترات في الساعة وبفترة 167 يومًا.
كما أوضح Giesers في بيان صحفي ESO:
“كان يدور حول شيء كان غير مرئي تمامًا ، وله كتلة تزيد عن أربعة أضعاف الشمس - يمكن أن يكون هذا مجرد ثقب أسود! تم العثور على أول واحد في كتلة كروية من خلال مراقبة سحب الجاذبية مباشرة.”
كانت هذه النتيجة غير متوقعة إلى حد ما ، وتشكل المرة الأولى التي يتمكن فيها علماء الفلك من اكتشاف ثقب أسود غير نشط في قلب كتلة كروية - مما يعني أنه لا يتراكم حاليًا مادة أو محاطًا بقرص غاز متوهج. وتمكنوا أيضًا من تقدير كتلة الثقب الأسود من خلال قياس حركات النجم حوله وبالتالي استقراء جاذبيته الهائلة.
من خصائصه المرصودة ، قرر الفريق أن النجم سريع الحركة يبلغ حوالي 0.8 مرة كتلة شمسنا وكتلة نظيره من الثقب الأسود ليكون حوالي 4.36 مرة كتلة الشمس. وهذا يوضع في فئة "الثقب الأسود ذي الكتلة النجمية" ، وهي النجوم التي تتجاوز الحد الأقصى المسموح به للكتلة للنجم النيوتروني ، ولكنها أصغر من الثقوب السوداء الهائلة (SMBHs) - الموجودة في مراكز معظم المجرات.
هذه النتيجة مهمة للغاية ، وليس فقط لأنها كانت المرة الأولى التي يلاحظ فيها علماء الفلك ثقبًا أسود نجميًا في كتلة كروية. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يؤكد ما كان العلماء يشتبهون به لبضع سنوات حتى الآن ، وذلك بفضل دراسات الراديو والأشعة السينية الأخيرة للتجمعات الكروية وكشف إشارات موجة الجاذبية. في الأساس ، يشير إلى أن الثقوب السوداء أكثر شيوعًا في العناقيد الكروية مما كان يعتقد سابقًا.
"حتى وقت قريب ، كان يُفترض أن جميع الثقوب السوداء تقريبًا ستختفي من العناقيد الكروية بعد فترة قصيرة وأن مثل هذه الأنظمة لا ينبغي أن توجد حتى!" قال جيزرز. "ولكن من الواضح أن هذا ليس هو الحال - اكتشافنا هو أول كشف مباشر للتأثيرات الجاذبية للثقب الأسود ذي الكتلة النجمية في كتلة كروية. تساعد هذه النتيجة في فهم تكوين العناقيد الكروية وتطور الثقوب السوداء والأنظمة الثنائية - وهي حيوية في سياق فهم مصادر الموجات التثاقلية. "
كان هذا الاكتشاف مهمًا أيضًا نظرًا لأن العلاقة بين الثقوب السوداء والعناقيد الكروية تظل غامضة ، ولكنها مهمة للغاية. نظرًا لكتلتها العالية وأحجامها المدمجة وعمرها الكبير ، يعتقد علماء الفلك أن التجمعات أنتجت عددًا كبيرًا من الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية على مدار تاريخ الكون. يمكن لهذا الاكتشاف أن يخبرنا كثيرًا عن تكوين العناقيد الكروية ، والثقوب السوداء ، وأصول أحداث موجات الجاذبية.
واحرص على الاستمتاع ببودكاست ESO الذي يشرح الاكتشاف الأخير:
