يعتقد العلماء أنه قريب جدًا من البداية ، كانت هناك ثقوب سوداء.
لم تتشكل هذه الثقوب السوداء ، التي لم يكتشفها علماء الفلك أبدًا بشكل مباشر ، بالطريقة المعتادة: الانهيار المتفجر لنجم كبير يحتضر في جاذبيته الخاصة. يعتقد الباحثون أن المسألة في هذه الثقوب السوداء لم يتم سحقها إلى تفرد من اللهاث الأخير من نجم قديم.
في الواقع ، في ذلك الوقت ، في أول مليار سنة أو نحو ذلك من الكون ، لم تكن هناك نجوم قديمة. وبدلاً من ذلك ، كانت هناك سحب ضخمة من المادة ، وملء الفراغ ، وبذر المجرات الأولى. يعتقد بعض الباحثين أن بعض هذه المادة قد تجمعت مع بعضها بشكل أكثر إحكامًا ، وانهارت في جاذبيتها تمامًا كما فعلت النجوم القديمة فيما بعد مع تقدم العمر في الكون. يعتقد الباحثون أن هذه الانهيارات صنعت ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة لم يكن لها حياة سابقة كنجوم. يطلق الفلكيون على هذه التفردات "الثقوب السوداء المنهارة مباشرة" (DCBHs).
المشكلة في هذه النظرية ، مع ذلك ، هي أنه لم يعثر على أحد على الإطلاق.
لكن هذا يمكن أن يتغير. ورقة جديدة من معهد جورجيا للتكنولوجيا نشرت في 10 سبتمبر في مجلة Nature Astronomy تفترض أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) ، الذي تعتزم ناسا إطلاقه في وقت ما في السنوات العديدة القادمة ، يجب أن يكون حساسًا بما يكفي للكشف عن مجرة تحتوي على ثقب أسود من هذه الفترة القديمة من تاريخ الكون. وتقترح الدراسة الجديدة مجموعة من التوقيعات التي يمكن استخدامها لتحديد مجرة تستضيف DCBH.
وقد لا يضطر هذا التلسكوب الفائق القوة إلى البحث في السماء لفترة طويلة للعثور على واحد.
وكتب الباحثون "نتوقع أن تلسكوب جيمس ويب الفضائي القادم قد يكون قادرًا على اكتشاف وتمييز مجرة شابة تستضيف ثقبًا أسود من الانهيار المباشر ... بوقت تعريض إجمالي يبلغ 20000 ثانية". (لاحقًا ، لاحظوا أن هناك بعض العناصر "الأولية" لتقدير التوقيت).
استخدم الباحثون نموذجًا حاسوبيًا للتنبؤ بتكوين DCBH في الكون المبكر. ووجدوا أنه عندما تتشكل DCBH ، يتسبب في تكوين الكثير من النجوم الضخمة القصيرة العمر والخالية من المعادن حولها. لذا فإن الضوء القادم من المجرة المضيفة سيحتوي على توقيعات لنجوم منخفضة في المحتوى المعدني.
ووجدوا أيضًا أن DCBH الناشئة تنبعث منها ترددات عالية معينة من الإشعاع الكهرومغناطيسي يمكن لـ JWST التعرف عليها - على الرغم من أن هذا الإشعاع كان سينتقل حتى الآن ، من مجرة تتحرك بسرعة كبيرة في الاتجاه المعاكس ، بحيث يمكن أن تنتقل إلى الأشعة تحت الحمراء من خلال الوقت الذي وصل فيه إلى نظامنا الشمسي. (يتحول الضوء إلى اللون الأحمر ، أو يتحرك نحو أطوال موجية أطول ، حيث تتحرك الأشياء في الكون بعيدًا عن بعضها البعض.)
وهذا يرجع إلى السبب الأساسي الذي لا يزال بإمكان الباحثين التكهن فقط (بعبارات متقدمة جدًا) حول ما يجب أن تبدو عليه DCBH إلى JWST ، والانتظار حتى تصل JWST إلى الفضاء بالفعل: لدراسة الكون المبكر ، فإن العلماء لديهم للنظر بعيدًا جدًا ، على ضوء قديم جدًا كان يسافر لفترة طويلة جدًا. هذا الضوء خافت بشكل خاص ، وبدون أداة حساسة مثل JWST ، لا تملك البشرية حاليًا طريقة لاكتشافها.
كتب الباحثون أنه بمجرد إطلاق JWST ، يجب أن تكون قادرة على اكتشاف DCBH في وقت قصير نسبيًا. هذا لأن هناك الكثير من الثقوب السوداء التي يمكن للباحثين اكتشافها بالفعل من الكون المتأخر قليلاً الذين يشتبهون في أنها DCBHs. لكن هذه الثقوب السوداء أقرب إلى الأرض ، لذلك تم إنشاء الإشارات التي يمكن للبشرية اكتشافها منها لاحقًا في حياتها ، عندما فقدت الأدلة على كيفية تشكلها.
قال الباحثون في بيان: هناك عدد من الأسئلة المفتوحة حول DCBHs التي قد يجيب عليها JWST ، مثل ما إذا كانت DCBH تشكل ثم تتسبب في تكوين مجرة حولها ، أو ما إذا كانت DCBHs تشكلت بعد أن تكون المادة حولها قد تجمعت بالفعل معا في النجوم.
وقال كيرك بارو المؤلف الأول للصحيفة وخريج الدكتوراه في كلية الفيزياء بجورجيا تك في البيان "هذا واحد من آخر الألغاز العظيمة للكون المبكر." "نأمل أن تقدم هذه الدراسة خطوة جيدة نحو معرفة كيف تشكلت هذه الثقوب السوداء الهائلة عند ولادة مجرة."
