هابل يكتشف أول ثقب أسود نجمي مفقود في أوميغا سنتوري بعد 23 عاماً من البحث

الكتلة محددة بدقة لأن النظام الثنائي رُصد بالقرب من نقطة الحضيض – أقرب نقطة في مداره البيضاوي – على الرغم من تغطية جزء فقط من المدار .

كيف تم اكتشافه: 23 عاماً من القياسات الفلكية الدقيقة

العمليات البحثية السابقة عن الثقوب السوداء في أوميغا سنتوري اعتمدت على قياسات السرعة الشعاعية أو الانبعاثات الإشعاعية (الأشعة السينية والراديوية)، لكنها جميعاً باءت بالفشل. جاء الاختراق باستخدام تقنية مختلفة: القياسات الفلكية (Astrometry)، وهي القياس الدقيق لمواقع النجوم وحركاتها الصغيرة جداً عبر السماء على مر الزمن .

استخدم الفريق بيانات مشروع oMEGACat من أرشيف هابل التي تمتد لأكثر من 20 عاماً، مدعومة بملاحظات جديدة من تلسكوب جيمس ويب لتحسين القياسات. كان هذا الأساس الزمني الذي يبلغ 23 عاماً حاسماً لأن الفترة المدارية للنظام تصل إلى قرن من الزمان؛ هذا الامتداد الزمني الطويل سمح للفريق برصد النظام بالقرب من نقطة الحضيض، حيث تكون الإشارة المدارية في أقوى حالاتها .

بتتبع التمايل المداري للنجم المرئي، تمكنوا من الكشف عن وجود رفيق خفيّ وضخم – وهو ثقب أسود. هذا يجعل oMEGACat BH-2 أول ثقب أسود في أي عنقود كروي يتم اكتشافه عبر القياسات الفلكية .

أهمية هذا الاكتشاف

يحتوي أوميغا سنتوري على ما يقرب من 10 ملايين نجم. تتنبأ النماذج الديناميكية بوجود حوالي 10,000 ثقب أسود نجمي فيه – وهي بقايا النجوم الأكثر ضخامة التي انفجرت كمستعرات عظمى. لكن ولعقود، لم تسفر عمليات البحث باستخدام السرعات الشعاعية والملاحظات الراديوية والأشعة السينية عن أي شيء، مما خلق تناقضاً محيراً بين النظرية والرصد .

أخيراً، كسر oMEGACat BH-2 هذا الجمود. إنه أول ثقب أسود نجمي مؤكد في أوميغا سنتوري، ويقدم أول دليل مباشر على وجود مثل هذه المجموعة .

ومع ذلك، فإن كتلته – حوالي 4.5 كتلة شمسية فقط – كانت بمثابة مفاجأة. نماذج تطور النجوم لعنقود منخفض المعادن مثل أوميغا سنتوري تتنبأ بكتل نموذجية تتراوح بين 20 و40 كتلة شمسية. هذا الاختلاف الكبير يثير أسئلة جديدة حول كيفية تشكل الثقوب السوداء وبقائها محتجزة داخل العناقيد النجمية الكثيفة .

ماذا يعني هذا بشأن النقاش حول الثقب الأسود متوسط الكتلة

لسنوات، انقسم علماء الفلك حول ما يكمن في مركز أوميغا سنتوري. هل هو ثقب أسود متوسط الكتلة (IMBH) واحد؟ أم يمكن تفسير الكتلة المركزية بمجموعة كثيفة من الثقوب السوداء النجمية؟

في عام 2024، قدم تلسكوب هابل أدلة قوية على وجود ثقب أسود متوسط الكتلة بكتلة لا تقل عن 8,200 كتلة شمسية في مركز العنقود، استناداً إلى حركات سبعة نجوم سريعة الحركة .

اكتشاف ثقوب سوداء نجمية مثل oMEGACat BH-2 لا يتعارض مع تفسير الثقب الأسود متوسط الكتلة. في الواقع، تتوقع النماذج كليهما: ثقب أسود متوسط الكتلة في المركز بالإضافة إلى آلاف الثقوب السوداء النجمية الموزعة في جميع أنحاء العنقود.

في الواقع، يساعد هذا الاكتشاف في حل التوتر القائم: إنه يُظهر أن مجموعة كبيرة من الثقوب السوداء النجمية موجودة بالفعل، لكن النجوم السريعة الحركة في المركز لا تزال تتطلب وجود جسم واحد ضخم (الثقب الأسود متوسط الكتلة) لتفسير حركاتها، ولا يمكن تفسيرها بمجموعة من الثقوب السوداء الأخف وزناً وحدها .

باختصار، oMEGACat BH-2 هو أول دليل مباشر على مجموعة الثقوب السوداء النجمية "المفقودة" التي طال التنبؤ بها في أوميغا سنتوري، وهو يتواجد جنباً إلى جنب مع الثقب الأسود متوسط الكتلة الذي تم اكتشافه بشكل مستقل في مركز العنقود .