في وسط مجرتنا توجد منطقة حيث يتم تعبئة ما يقرب من 10 مليون نجم في فرسخ واحد فقط (3.25 سنة ضوئية) من الفضاء. في وسط هذا يكمن الثقب الأسود الهائل (SMBH) المعروف باسم القوس A * ، الذي تبلغ كتلته أكثر من 4 ملايين صنز. على مدى عقود ، حاول الفلكيون إلقاء نظرة أفضل على هذه المنطقة على أمل فهم القوى المذهلة في العمل وكيف أثروا على تطور مجرتنا.
ما وجدوه يتضمن سلسلة من النجوم تدور بشكل وثيق جدًا إلى القوس A * (مثل S1 و S2) ، والتي تم استخدامها لاختبار نظرية آينشتاين للنسبية العامة. ومؤخرًا ، اكتشف فريق من مبادرة مدارات مركز المجرة في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس سلسلة من الأجسام المدمجة التي تدور أيضًا حول SMBH. تبدو هذه الأجسام مثل غيوم من الغاز ولكنها تتصرف مثل النجوم ، اعتمادًا على مدى قربها من مداراتها إلى القوس A *.
الدراسة التي تصف النتائج التي توصلوا إليها والتي ظهرت مؤخرا في المجلة طبيعة، برئاسة الدكتورة آنا Ciurlo من جامعة كاليفورنيا ، لوس أنجلوس (UCLA). كما تشير في دراستها ، تدور هذه الأجسام حول SMBH لمجرتنا بفترة تتراوح بين 100 إلى 1000 سنة. تبدو هذه الأجسام مضغوطة معظم الوقت ولكنها تمتد عندما تكون في أقرب نقطة في مداراتها إلى الثقب الأسود.
يعتمد عملهم على حوالي خمسة عشر عامًا من الملاحظات التي حددت المزيد والمزيد من هذه الأشياء بالقرب من مركز مجرتنا. تم اكتشاف الكائن الأول (الذي سمي لاحقًا G1) في عام 2005 من قبل فريق بقيادة أندريا غيز ، و Lauren B. Leichtman وأستاذ الفيزياء الفلكية آرثر ليفين مدير UCLA Galactic Center Group ومؤلف مشارك في هذه الدراسة.
وأعقب ذلك في عام 2012 عندما عثرت البروفيسور غيز وزملاؤها على كائن ثانٍ (G2) اقترب من القوس A * في عام 2014. في البداية ، كان يعتقد أن G1 و G2 عبارة عن سحب غاز حتى قاموا بأقرب نهج إلى القوس A * s ولم يتم تمزيقه بواسطة سحب الجاذبية SMBHs (وهو ما يحدث عادة لسحب الغاز عند الاقتراب من ثقب أسود). كما أوضح غيز:
"في وقت الاقتراب الأقرب ، كان لدى G2 توقيع غريب حقًا. لقد رأيناها من قبل ، لكنها لم تبدو غريبة للغاية حتى اقتربت من الثقب الأسود وأصبحت ممدودة ، وتمزق جزء كبير من غازها. لقد تحول من كونه جسمًا غير ضار جدًا عندما كان بعيدًا عن الثقب الأسود إلى جسم تم شدّه وتشويهه في أقرب نهج له وفقد غلافه الخارجي ، والآن أصبح أكثر إحكاما مرة أخرى ".
في عام 2018 ، استخدم الدكتور كويرلو وفريق دولي من علماء الفلك (والذي شمل البروفيسور غيز) اثني عشر عامًا من البيانات التي جمعها W.M. مرصد كيك وتكنولوجيا البصريات التكيفية (التي ساعدها الأستاذ غيز رائدها) في تحديد ثلاثة من هذه الأشياء (G3 و G4 و G5) بالقرب من مركز المجرة. منذ ذلك الوقت ، تم تحديد ما مجموعه ستة أشياء في هذه المنطقة (G1 - G6).
في هذه الدراسة الأخيرة ، استخدم الفريق بقيادة الدكتور كويرلو 13 عامًا من البيانات القريبة من الأشعة تحت الحمراء التي حصل عليها W.M. مطياف المجال المتكامل أوكيريس من Keck لفحص مدارات هذه الأجسام الستة. إن علماء الفلك مثيرون لدراسة هذه الأشياء لأنها توفر للفلكيين فرصة لاختبار النسبية العامة - وهو ما فعله البروفيسور غيز وزملاؤها في صيف عام 2019.
وكما أوضح مارك موريس - أستاذ الفيزياء وعلم الفلك بجامعة كاليفورنيا وكاتب مشارك في الدراسة - فإن مصير هذه الأشياء أمر يريد علماء الفلك معرفته لأنه يتوقع أن يكون مذهلاً للغاية.
وقال: "أحد الأشياء التي أثارت حماس الجميع بشأن الأشياء G هي أن الأشياء التي يتم سحبها منها بواسطة قوى المد والجزر أثناء اجتيازها الثقب الأسود المركزي يجب أن تسقط حتمًا في الثقب الأسود". "عندما يحدث ذلك ، قد يكون قادرًا على إنتاج عرض ألعاب نارية مثير للإعجاب لأن المواد التي تأكلها الثقب الأسود ستسخن وتنبعث إشعاعات غزيرة قبل أن تختفي عبر أفق الحدث.
خلال مراقبة المنطقة المركزية لدرب التبانة ، أبلغت مجموعة البحث عن وجود ستة أشياء حتى الآن. ومع ذلك ، لاحظوا أيضًا أنه في حين أن G1 و G2 لهما مدارات متشابهة جدًا ، فإن الأجسام الأربعة الأخرى تختلف اختلافًا كبيرًا. وهذا يثير بطبيعة الحال السؤال عما إذا كانت جميع العناصر الستة هي فئة مماثلة من الكائنات ، أو G1 و G2 متطرفان.
عند معالجة ذلك ، تعتقد غيز وزملاؤها أن جميع الأشياء الستة كانت نجومًا ثنائية اندمجت بسبب قوة الجاذبية القوية SMBHs. كانت هذه العملية ستستغرق أكثر من مليون سنة لتكتمل ويمكن أن تكون مؤشراً على أن اندماج النجوم الثنائية شائع جدًا. كما أوضح غيز:
"قد تؤدي الثقوب السوداء إلى اندماج النجوم الثنائية. من المحتمل أن العديد من النجوم التي كنا نشاهدها ولا نفهمها قد تكون نتاجًا نهائيًا لعمليات الاندماج الهادئة الآن. نحن نتعلم كيف تتطور المجرات والثقوب السوداء. تختلف طريقة تفاعل النجوم الثنائية مع بعضها البعض ومع الثقب الأسود تمامًا عن كيفية تفاعل النجوم الفردية مع النجوم الفردية الأخرى ومع الثقب الأسود. "
ملاحظة أخرى مثيرة للاهتمام ، والتي ذكرها فريق غيز في سبتمبر من عام 2019 ، هي حقيقة أن القوس * كان ينمو بشكل أكثر إشراقًا في السنوات الـ 24 الماضية - وهو مؤشر على أنه يستهلك المزيد من المادة. وبالمثل ، يبدو أن تمدد G2 الذي لوحظ في عام 2014 يسحب الغاز بعيدًا عنه والذي ربما يكون قد استهلكه مؤخرًا الثقب الأسود.
قد يكون هذا مؤشرًا على أن عمليات الاندماج النجمية التي تحدث في جوارها تغذي القوس A *. وأظهرت أحدث الملاحظات أيضًا أنه بينما تم تمديد الغاز من الغلاف الخارجي لـ G2 بشكل كبير ، فإن الغبار الموجود داخله لم يتم تمديده كثيرًا. هذا يعني أن شيئًا ما أبقى الغبار مضغوطًا ، وهو دليل مقنع على أن النجم يمكن أن يكون داخل G2.
وكما قال Ciurlo ، فإن هذا الاكتشاف أصبح ممكناً بفضل ملاحظات بقيمة عقود من قبل مجموعة UCLA Galactic Center Group.
“إن مجموعة البيانات الفريدة التي جمعتها مجموعة البروفيسور غيز خلال أكثر من 20 عامًا هي ما سمح لنا بإجراء هذا الاكتشاف. لدينا الآن مجموعة من كائنات "G" ، لذا فهي ليست مسألة شرح "حدث لمرة واحدة" مثل G2 ".
وفي الوقت نفسه ، حدد الفريق بالفعل بعض المرشحين الآخرين الذين يمكن أن ينتمون إلى هذه الفئة الجديدة من الكائنات ويواصلون تحليلها. في نهاية المطاف ، سيساعد هذا البحث علماء الفلك على فهم ما يحدث في غالبية المجرات وكيف تساعد التفاعلات بين النجوم و SMBHs في قلوبهم على دفع تطورهم.
قال غيز: "الأرض في الضواحي مقارنة بمركز المجرة ، التي تبعد حوالي 26000 سنة ضوئية". "إن مركز مجرتنا لديه كثافة نجوم أعلى مليار مرة من الجزء الخاص بنا من المجرة. إن قوة الجاذبية أقوى بكثير. المجالات المغناطيسية أكثر تطرفا. مركز المجرة هو المكان الذي تحدث فيه الفيزياء الفلكية المتطرفة - الرياضات السينية للفيزياء الفلكية. "
