وتشير التقديرات العلمية إلى أنه ينبغي أن يكون هناك ما بين 100 مليون ومليار ثقب أسود ذو كتلة نجمية في مجرة درب التبانة. لكن ليس من السهل تحديد موقعهم. إنها ليست مثل الثقوب السوداء الهائلة (SMBH) الموجودة في مركز المجرات. عادة ما يكون من السهل اكتشافها لأسباب مختلفة.
عندما تقوم الأجسام الصغيرة والمتوسطة الحجم بتراكم المواد بشكل نشط، تتجمع المادة في حلقة تراكم دوارة، حيث تسخن وتنبعث منها إشعاعات نشطة. وتسمى هذه النوى المجرية النشطة (AGN). ويطلق على ألمعها اسم الكوازارات، ويمكن رؤيتها من مسافات بعيدة. تُصدر النوى المجرية النشطة والكوازارات زوجًا من النفاثات الفيزيائية الفلكية القوية المعاكسة لمحور الدوران، وفي بعض الحالات يتم توجيهها مباشرة نحو الأرض. نطلق على هذه المتوهجات، وهي تعلن عن وجودها بشعاع من الطاقة يشبه المنارة ولا يمكن تفويته.
تم العثور على SMBH الأخرى من خلال جاذبيتها القوية وتأثيرها على المناطق المحيطة بها. Sgr A*، SMBH في مجرة درب التبانة، هو ثقب أسود هادئ يتغذى على كمية ضئيلة من المادة. لا يصدر أي إشعاع تقريبًا. وتم اكتشافه من خلال الطريقة التي تعمل بها جاذبيته على تسريع النجوم الأقرب إليه، وتؤثر على مداراتها.
لكن الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية أكثر هدوءًا وأكثر صعوبة في اكتشافها. ومع ذلك، يجب أن يكونوا هناك. النمذجة تتنبأ بهم.
بذل البحث في مجلة الفيزياء الفلكية جهدًا للعثور عليها في بيانات غايا. إنه بعنوان “البحث عن مرشحين معزولين للثقب الأسود ضمن 15 بالمائة من النظام الشمسي في Gaia DR3″، والمؤلف الرئيسي هو عبد الرحمن نوزيروف. نوسيروف من مركز علم الفلك والفيزياء الفلكية، قسم الفيزياء، في جامعة فودان، شنغهاي، الصين.
“تتنبأ النماذج النظرية بأن المجرة تستضيف 108-109 وكتب المؤلفون: “تشكلت الثقوب السوداء نتيجة الانهيار الجاذبي الكامل للنجوم الثقيلة، وأن معظم هذه الثقوب السوداء معزولة، دون أي رفيق”. وإذا كان النطاق العلوي هو مليار، ولم نتمكن من العثور عليها، فما الذي يمنعنا؟
وكتب المؤلفون: “في 15% من النظام الشمسي (حوالي 50 لترًا في السنة)، قد يكون هناك عدد قليل من الثقوب السوداء”. “إذا كان موجودًا داخل إحدى السحب البينجمية المحلية – التي تشغل ما بين 5% إلى 20% من هذا الحجم المحلي – فيمكن للثقب الأسود المعزول أن ينتج انبعاثًا كهرومغناطيسيًا يمكن اكتشافه عبر التراكم من الوسط بين النجمي، نظرًا لقدرات المراصد الحالية أو في المستقبل القريب.”
السحابة البينجمية المحلية (LIC) هي سحابة من الغاز المتأين جزئيًا. يتحرك النظام الشمسي عبر LIC بالقرب من حافته. توجد سحب بين النجوم الأخرى، مثل G-Cloud، في مكان قريب، ويشار إليها مجتمعة باسم Local Interstellar Clouds (LICs).
يُظهر هذا الرسم التوضيحي السحابة البينجمية المحلية (LIC)، والنظام الشمسي يتحرك من خلالها، وبعض النجوم القريبة المعروفة. كما يُظهر أيضًا G-Cloud، وهي سحابة أخرى بين النجوم قريبة. إذا كانت هناك ثقوب سوداء ذات كتلة نجمية في السحب بين النجوم على بعد 50 سنة ضوئية من الشمس، فيجب أن تكون قابلة للاكتشاف من خلال انبعاثاتها الكهرومغناطيسية. مصدر الصورة: ناسا / أدلر / جامعة شيكاغو / ويسليان
لكن التنبؤ بالانبعاثات الكهرومغناطيسية للثقوب السوداء في غضون 50 سنة ضوئية يمثل تحديًا بسبب “الشكوك الكبيرة في أطياف التراكم المتوقعة”، وفقًا للمؤلفين. يختلف الوضع بالنسبة للثقوب السوداء الموجودة داخل LICs وتلك الموجودة خارجها.
خارج LIC، هناك القليل جدًا من الثقوب السوداء التي يمكن أن تتغذى عليها. يوضح الباحثون: “خارج هذه السحب، سيكون معدل التراكم منخفضًا للغاية؛ ووفقًا لنماذجنا، فإن التدفق الكهرومغناطيسي الناتج أقل بكثير من عتبات الكشف في مرافق المراقبة الحالية والمستقبلية القريبة”.
التدفق الكهرومغناطيسي هو إحدى الطرق لاكتشاف الثقب الأسود. والطريقة الأخرى هي من خلال تأثير جاذبيتها على النجوم القريبة، والتي يمكن قياسها بالقياس الفلكي. ومن المؤسف أن هذا لن ينجح في منطقتنا. كتب المؤلفون: “في حين أن الكشف الفلكي عن طريق اضطراب الجاذبية للنجوم القريبة أمر ممكن، إلا أن الكثافة النجمية المحلية منخفضة جدًا بحيث لا تكون هذه الطريقة ناجحة بشكل واقعي”.
تحول الباحثون إلى Gaia وبياناتها الإصدار 3 للعثور على ثقوب سوداء معزولة محتملة تتراكم من ISM ووجدوا خمسة. (وجدت جايا ستة منها، ولكن تم استبعاد واحد منها باعتباره قزمًا بنيًا). وفي حين أن القياس الفلكي يمكن أن يكون وسيلة فعالة لتأكيدها، فإن موقعها يمنع ذلك. يوضح الباحثون: “تقع جميع المرشحات بالقرب من مستوى المجرة، مما يجعلها على الأرجح حلولًا فلكية زائفة، على سبيل المثال بسبب مصادر خلفية غير نموذجية (الازدحام) و/أو ثنائية غير نموذجية”.
هذا الشكل عبارة عن خريطة ثلاثية الأبعاد للمنطقة ضمن 15 فرسخًا فلكيًا من النظام الشمسي. ويوضح مواقع السحب البينجمية المحلية الخمسة عشر، وتشير علامة x الملونة إلى موقع كل مصدر من المصادر الستة. يمثل النجم الأسود الموجود في المركز النظام الشمسي. حقوق الصورة: عبد الرحمن نوسيروف وآخرون 2026 ApJ 1004 21.
لذا فقد وصل الأمر إلى نماذج الأشعة تحت الحمراء والراديو الخاصة بهم.
لم تجمع جايا الأطياف، لذا فإن بياناتها لا تساعد. ولكن هناك كتالوجات متعددة لبيانات الانبعاثات التي تغطي 15 فرسخًا فلكيًا محيطًا بالنظام الشمسي. CatWISE هو واحد منها، وهو عبارة عن كتالوج لمصادر الأشعة تحت الحمراء من مسح الأشعة تحت الحمراء واسع النطاق التابع لناسا.
RACS وVLASS عبارة عن كتالوجات راديو للسماء. RACS هو المسح المستمر السريع ASKAP، وVLASS هو المسح الكبير جدًا للسماء. قامت RACS بمراقبة السماء الراديوية بشكل متكرر باستخدام التلسكوب الراديوي ASKAP المكون من 36 طبقًا، وقام VLASS بفهرسة 10 ملايين مصدر راديوي فردي.
تُظهر هذه الصورة بعضًا من أطباق الراديو البالغ عددها 36 طبقًا في ASKAP، مصفوفة مصفوفة الكيلومتر المربع الأسترالية، الموجودة في غرب أستراليا. يبلغ قطر كل طبق 12 مترًا (39 قدمًا)، وعندما تعمل جميعها معًا، فإنها تشكل مقياس تداخل قوي. حقوق الصورة: بواسطة CSIRO، CC BY 3.0، https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=35460691
كتب الباحثون: “على الرغم من أن حدود الكشف في كتالوجات الراديو قريبة من التدفقات التي تنبأت بها نماذجنا، إلا أن كلا النموذجين يتفقان على أنه إذا كانت هذه المصادر عبارة عن ثقوب سوداء تتراكم من الوسط بين النجمي، فيجب أن تكون قابلة للاكتشاف في CatWISE”.
من المؤسف بالنسبة لعشاق الثقوب السوداء، أنه لم يتم العثور على مصادر تتطابق مع مرشحي جايا.
وكتب المؤلفون: “إن بحثنا عن انبعاث الأشعة تحت الحمراء والراديو من هذه المصادر يشير أيضًا إلى أنه من غير المرجح أن تكون ثقوبًا سوداء تتراكم من الوسط بين النجوم”.
ولم يكن هذا الجهد مثمرا، لكن هذا لا يعني أن البحث سينتهي. وتُظهر أبحاث أخرى أن أي ثقب أسود معزول يتراكم من ISM سيكون خافتًا للغاية، وسيُظهر طيفًا لطيفًا إلى حد ما دون العديد من الميزات. لكن هذا لا يعني أنها غير قابلة للاكتشاف. إنه يوضح فقط أنهم على الأرجح غير قابلين للرصد من خلال الملاحظات باستخدام أدوات فردية.
وكتب المؤلفون: “إن حملات المتابعة متعددة الأطوال الموجية، التي تغطي نطاقات الراديو والبصرية والأشعة السينية، ضرورية لاستبعاد التفسيرات البديلة وتأكيد طبيعة أي مرشح”.
وكتب المؤلفون في استنتاجهم: “ستركز الجهود المستقبلية على البحث عن ثقوب سوداء معزولة تتراكم من الوسط البينجمي الدافئ والمتأين جزئيًا في كتالوجات الراديو والأشعة السينية”.
وفي أوائل عام 2027، ستصدر مصفوفة الكيلومتر المربع شريحة أخرى من البيانات. هل ستكون البيانات هي التي ستسمح لصيادي الثقب الأسود بالعثور على النجاح؟
وخلص الباحثون إلى أن هذه البيانات “تبدو واعدة بشكل خاص في هذا المسعى”.
