أظهرت دراسة جديدة أن الثقب الأسود الجديد قد لا يلتهم الغاز القريب بشراسة - لأنه قد يطرد معظم الغاز في جواره.
أجرى مارسيلو ألفاريز ، من جامعة ستانفورد ، وزملاؤه محاكاة جديدة للحواسيب الفائقة مصممة لتتبع مصير أول ثقوب سوداء في الكون. ووجدوا أنه ، على عكس التوقعات ، لم تتمكن الثقوب السوداء الصغيرة من التزود بكفاءة على الغازات المجاورة.
قال جون وايز ، زميل ما بعد الدكتوراه في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لوكالة ناسا في غرينبيلت بولاية ماريلاند ، "كانت النجوم الأولى أكثر ضخامة بكثير من معظم النجوم التي نراها اليوم ، أعلى من كتلة شمسنا بـ 100 مرة". مؤلفو الدراسة. "للمرة الأولى ، تمكنا من محاكاة تفاصيل ما يحدث للغاز حول تلك النجوم قبل وبعد تشكل الثقوب السوداء".
تسبب الإشعاع المكثف والتدفقات الخارجية القوية من هذه النجوم الضخمة في تبديد الغاز القريب. قال وايز: "هذه النجوم طهرت بشكل أساسي معظم الغاز في محيطها". لم ينهِ جزء من هذه النجوم الأولى حياتهم في انفجارات السوبرنوفا الكبرى. بدلا من ذلك ، انهارت مباشرة في الثقوب السوداء.
لكن الثقوب السوداء ولدت في تجويف مستنفد للغاز ، ومع القليل من الغاز الذي يتغذى عليه ، نمت ببطء شديد. قال ألفاريز: "خلال 200 مليون سنة من محاكاة لدينا ، نما 100 ثقب أسود كتلة شمسية بنسبة تقل عن واحد بالمائة من كتلته".
بدءًا من البيانات المأخوذة من ملاحظات إشعاع الخلفية الكونية - وميض الضوء الذي حدث بعد 380 ألف سنة من الانفجار الأعظم الذي يقدم الرؤية المبكرة للهيكل الكوني - طبق الباحثون القوانين الأساسية التي تحكم تفاعل المادة وسمحوا لنموذجهم الكون المبكر للتطور. تضمنت المحاكاة المعقدة الديناميكا المائية ، والتفاعلات الكيميائية ، وامتصاص وانبعاث الإشعاع ، وتكوين النجوم.
في المحاكاة ، اندمج الغاز الكوني ببطء تحت قوة الجاذبية وشكل في النهاية النجوم الأولى. احترقت هذه النجوم الضخمة الحارة بشكل ساطع لفترة قصيرة ، مما أدى إلى انبعاث الكثير من الطاقة على شكل ضوء النجوم لدرجة أنها دفعت سحب الغاز القريبة.
لم تستطع هذه النجوم الحفاظ على مثل هذا الوجود الناري لفترة طويلة ، وسرعان ما استنفدوا وقودهم الداخلي. انهار أحد النجوم في المحاكاة تحت وزنه لتشكيل ثقب أسود. مع وجود حصص من الغاز في الجوار فقط ، كان الثقب الأسود "جائعًا" في الأساس من المادة التي ينمو عليها.
ومع ذلك ، على الرغم من نظامه الغذائي الصارم ، كان للثقب الأسود تأثير كبير على محيطه. تم الكشف عن ذلك من خلال جانب رئيسي من المحاكاة يسمى ردود الفعل الإشعاعية ، والتي تمثل الطريقة التي أثرت بها الأشعة السينية المنبعثة من الثقب الأسود على الغاز البعيد.
حتى في النظام الغذائي ، ينتج الثقب الأسود أشعة سينية غزيرة. لم يمنع هذا الإشعاع الغاز القريب من السقوط فحسب ، بل كان يسخن الغاز على بعد مائة سنة ضوئية إلى عدة آلاف من الدرجات. لا يمكن أن يتحد الغاز الساخن معًا لتشكيل نجوم جديدة. قال ألفاريز: "على الرغم من أن الثقوب السوداء لا تنمو بشكل ملحوظ ، إلا أن إشعاعها شديد بما يكفي لإيقاف تشكل النجوم القريبة لعشرات وربما مئات الملايين من السنين".
المصدر: وكالة ناسا. تظهر الدراسة فيرسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
