اكتشف فريق دولي من الفلكيين أدلة على أن المادة المحيطة بالثقوب السوداء فائقة الكتلة تطورت على مدى مليارات السنين، مما يتحدى الافتراضات الراسخة منذ زمن طويل. تظهر ملاحظات الكوازارات علاقة متغيرة بين الانبعاثات فوق البنفسجية وأشعة إكس من الكون المبكر إلى الحاضر. يشير الاكتشاف، الذي قاده باحثون في المرصد الوطني في أثينا، إلى أن بيئات الثقوب السوداء ليست ثابتة عبر التاريخ الكوني.
الكوازارات، من بين ألمع الأجسام في الكون، تغذيها ثقوب سوداء فائقة الكتلة التي تجمع المادة المحيطة. يخلق هذا العملية قرصًا ساخنًا دوارًا يصدر ضوءًا فوق بنفسجيًا شديدًا. اعتقد العلماء لفترة طويلة أن هذه الإشعاع فوق البنفسجي يتفاعل مع منطقة قريبة تُدعى التاج، مما ينتج أشعة إكس قوية. لمدة نحو 50 عامًا، اعتبر الرابط بين هذه الانبعاثات ثابتًا عالميًا، مما يوفر رؤى حول الظروف بالقرب من الثقوب السوداء.
ومع ذلك، تشير بحث جديد نُشر في Monthly Notices of the Royal Astronomical Society إلى أن هذه العلاقة قد تغيرت. من خلال تحليل بيانات من تلسكوب أشعة إكس eROSITA ومرصد XMM-Newton التابع لوكالة الفضاء الأوروبية، فحص الفريق عينة كبيرة من الكوازارات. اكتشفوا أنه منذ حوالي 6.5 مليار سنة، عندما كان عمر الكون حوالي نصف عمره الحالي، كانت الرابطة بين فوق البنفسجي وأشعة إكس مختلفة بشكل ملحوظ عما يُلاحظ في الكوازارات القريبة اليوم.
«تأكيد علاقة غير عالمية بين أشعة إكس والفوق بنفسجي مع الزمن الكوني أمر مفاجئ جدًا ويحدي فهمنا لكيفية نمو الثقوب السوداء فائقة الكتلة وإشعاعها»، قال الدكتور أنتونيس جيورجاكاكيس، أحد مؤلفي الدراسة. استمرت النتائج عبر طرق تحليلية متعددة، مشيرة إلى تطور محتمل في هياكل قرص الجمع والتاج.
قادته الباحثة ما بعد الدكتوراه ماريا شيرا، استخدمت الدراسة تغطية السماء الواسعة لـ eROSITA وإطار إحصائي بايزي للكشف عن اتجاهات خفيفة في بيانات نادرة. «التقدم الرئيسي هنا هو منهجي»، لاحظت شيرا. «مسح eROSITA واسع لكنه نسبيًا ضحل — يتم اكتشاف العديد من الكوازارات ببضع فوتونات أشعة إكس فقط. من خلال دمج هذه البيانات في إطار إحصائي بايزي قوي، استطعنا الكشف عن اتجاهات خفيفة كانت ستبقى مخفية خلاف ذلك».
لها هذه النتائج تداعيات على علم الكونيات. غالبًا ما تُستخدم الكوازارات كشموع قياسية لرسم خرائط توسع الكون واستكشاف المادة المظلمة والطاقة المظلمة. إذا تغيرت خصائص انبعاثها مع الزمن، يجب على الفلكيين تهيئة هذه الطرق. يمكن لمسوحات eROSITA المستقبلية والمسوحات متعددة الأطوال الموجية توضيح ما إذا كانت التغييرات تعكس تطورًا فيزيائيًا أو انحيازات مراقبة، مما يقدم فهمًا أعمق لسلوك الثقوب السوداء عبر العصور الكونية.