حل العلماء لغز النقاط الحمراء الغريبة التي شوهدت في صور تلسكوب جيمس ويب الفضائي، محددين إياها كثقوب سوداء شابة تنمو بسرعة داخل سحب غاز كثيفة. هذا الاكتشاف، الذي قاده باحثون من جامعة كوبنهاغن، يفسر كيف يمكن أن تتشكل الثقوب السوداء فائقة الكتلة في وقت مبكر من تاريخ الكون. نُشرت النتائج في مجلة Nature في 14 يناير.
منذ بدء تلسكوب جيمس ويب الفضائي (JWST) في التقاط الصور في ديسمبر 2021 من مسافة حوالي 1.5 مليون كيلومتر عن الأرض، كان العلماء محتارين بشأن نقاط ضوء حمراء صغيرة غير مفسرة وسط النجوم والمجرات في الكون البعيد. تظهر هذه «النقاط الحمراء الصغيرة» خلال شباب الكون، عندما كان عمره بضع مئات من الملايين من السنين فقط، ويبدو أنها تختفي بعد حوالي مليار سنة. اقترحت النظريات الأولية أنها مجرات هائلة مرئية عبر 13 مليار سنة من التاريخ الكوني، لكن ذلك يتعارض مع الجداول الزمنية المعروفة لتكون المجرات، التي تتطلب وقتًا أطول بعد الانفجار العظيم. بعد عامين من تحليل بيانات JWST، قدم فريق من مركز Cosmic Dawn في معهد نيلز بور بجامعة كوبنهاغن تفسيرًا ثوريًا: النقاط هي ثقوب سوداء شابة، أصغر بكثير مما كان يُعتقد، مغلفة بغلاف من الغاز المؤين. «النقاط الحمراء الصغيرة هي ثقوب سوداء شابة، أصغر مئة مرة من ما كان يُعتقد سابقًا، مغلفة بغلاف غازي تستهلكه لتنمو أكبر»، قال البروفيسور داراخ واتسون، أحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة. «هذه العملية تولد حرارة هائلة تخترق الغلاف. هذه الإشعاعات عبر الغلاف هي ما يعطي النقاط الحمراء الصغيرة لونها الأحمر الفريد». تنمو هذه الثقوب السوداء، التي تزن حتى 10 ملايين مرة كتلة الشمس، عن طريق امتصاص الغاز والغبار، الذي يدور في أقراص ساخنة وساطعة قبل أن يُطرد معظمها بسبب الإشعاع الشديد. وصف واتسون العملية: «عندما يسقط الغاز نحو ثقب أسود، يدور في نوع من القرص أو القمع نحو سطح الثقب الأسود. ينتهي الأمر بالسير بسرعة كبيرة ويضغط بكثافة شديدة لدرجة أنه يولد درجات حرارة ملايين الدرجات ويضيء بشدة. لكن كمية صغيرة جدًا من الغاز تبتلعها الثقب الأسود. معظمها يُطرد من القطبين بينما يدور الثقب الأسود. لهذا نسمي الثقوب السوداء 'آكلات فوضويين'». تلتقط الملاحظة هذه الثقوب السوداء في مرحلة نمو سريع حوالي 700 مليون سنة بعد الانفجار العظيم، مما يقدم أدلة على أصول الثقوب السوداء فائقة الكتلة في مراكز المجرات، مثل العملاق ذو أربع ملايين كتلة شمسية في درب التبانة. «لقد التقطنا الثقوب السوداء الشابة في منتصف اندفاع نموها في مرحلة لم نرصدها من قبل»، أشار واتسون. «الغلاف الكثيف من الغاز حولها يوفر الوقود الذي يحتاجونه للنمو بسرعة كبيرة». تم تحديد مئات مثل هذه النقاط الآن، مما يبرز عصرًا عنيفًا وفوضويًا في التطور الكوني.