مرصد جيمس ويب يكشف عن ثقب أسود يتحدى نظريات العلماء

في صورة جديدة التقطها تلسكوب جيمس ويب الفضائي، عبر عنقود مجري يُرى في اتجاه مجموعة من النجوم تسمى "كوكبة الأسد"، تبدو مجرة صغيرة كنقطة حمراء باهتة وسط زحام المجرات.

لكنْ خلف هذا الخفوت تختبئ قصة نمو مبكّر جدا لثقب أسود فائق الكتلة، يلتهم المادة المحيطة به بنشاط، عندما كان عمر الكون نحو 570 مليون سنة فقط، حسبما أشار العلماء في بيان صحفي رسمي صادر من منصة المرصد.

كيف يرصد العلماء جرما عاش قبل مليارات السنوات؟ الإجابة تتعلق بالضوء، كلما كان الجرم أبعد خرج الضوء منه ومضى لمسافة أطول، ومن ثم زمن أطول، فإذا انطلق الضوء من مجرة بعيدة جدا جدا نشأت بعد الانفجار العظيم بـ570 مليون سنة، فذلك يعني أن ضوءها سيأخذ نحو 13.3 مليار سنة ليصل إلينا، وحينما يصل إلينا نرى المجرة في حالتها القديمة.

النقاط الحمراء الصغيرة

هذه المجرة تحمل اسما يبدو كرمز في دفتر ملاحظات فلكي "سي إيه إن يو سي إس-إل آر دي-زد8.6″، وهي واحدة من فئة أجرام حيّرت الفلكيين منذ أن بدأ ويب يفتح نافذة الأشعة تحت الحمراء على الكون الأول، سميت "النقاط الحمراء الصغيرة".

هذه الأجرام كثيرة على نحو غير متوقع، ومنشرة في الكون المبكر، وصغيرة ومضغوطة، وتظهر بلون أحمر قوي لأنها بعيدة جدا ولأن ضوءها تمدّد مع تمدد الكون.

الصورة وحدها لا تكفي لتحديد ما إذا كانت تلك النقطة الحمراء مجرة عادية أو شيئًا أكثر غرابة. هنا يأتي دور بصمة الضوء، حيث يحتوي الضوء الصادر من كل جرم في الكون على بيانات عن هذا الجرم.

استخدم الباحثون أداة "نير سبيك" على مرصد ويب لتحليل الضوء القادم من المجرة إلى ألوانه وأطواله الموجية، مثلما نفكك ضوء المصباح عبر منشور زجاجي.

ثقب أسود عملاق

وبحسب الدراسة، التي نشرها الباحثون في "نيتشر كوميونيكيشنز"، فالنتيجة كانت حاسمة، حيث يشير الطيف إلى غاز شديد التأين وإشارات تُفهم عادة على أنها بيئة عنيفة حول نواة مجرية نشطة، أي منطقة يغذي فيها الغاز ثقبًا أسود في المركز.

المفاجأة الأكبر بالنسبة للفريق البحثي ليست مجرد العثور على ثقب أسود فائق الكتلة في الكون المبكر، بل حجمه مقارنة بمجرته، فتقدير كتلة الثقب الأسود يصل إلى قرابة حوالي 100 مليون مرة كتلة الشمس، وهو رقم ضخم جدا بالنسبة لزمن بعيد كهذا.

وتشير الدراسة إلى أن هذا الثقب الأسود يبدو "مفرط الكتلة" مقارنة بكتلة نجوم مجرته، أي أنه أكبر مما توحي به العلاقات المعتادة التي نراها في الكون بين كتلة الثقب الأسود وكتلة المجرة.

هذا يعني، بصورة مبسطة، أن الثقب الأسود قد يكون سبق مجرته في "سباق النمو"، أي نما بسرعة بينما كانت المجرة لا تزال في بداياتها.

ظاهرة محيرة

النقاط الحمراء الصغيرة محيرة، لأنها تبدو ظاهريا كمجرات صغيرة، لكن سطوعها وخصائصها قد يوحيان بأن جزءا معتبرا من ضوئها لا يأتي من النجوم وحدها، بل من محرك أشد كفاءة في إنتاج الضوء، وهو مادة نشطة حول ثقب أسود.

ولهذا تُعامل أجرام مثل "سي إيه إن يو سي إس-إل آر دي-زد8.6" كقطعة مهمة من أحجية أكبر يحاول العلماء من خلالها الإجابة عن عدة أسئلة: ما طبيعة هذه الأجسام؟ وهل كانت تمثل مرحلة شائعة في بدايات المجرات؟ وكيف نمت الثقوب السوداء إلى هذه الكتلة في زمن قصير نسبيا؟

جيمس ويب، خلال سنواته الأولى، بدأ يعثر على هذه الفئة بأعداد متزايدة، مما يجعل احتمال كونها استثناءات نادرة أقل إقناعا. وإذا كانت شائعة فعلا، فهذا يعني أن العلماء ربما كانوا يقللون من سرعة تشكّل الثقوب السوداء ونموها في فجر الكون، وهذا أمر يحتاج إلى فيزياء جديدة لدراسته.