يشير نموذج جديد إلى أن دمج الثقوب السوداء الفائقة الضخمة سوف يتوهج في الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية الغريبة لأنها تتحول إلى تصادم لا مفر منه.
وفقًا لبيان لوكالة ناسا ، فإن الثقوب السوداء الهائلة هي ملايين أو مليارات المرات من كتلة الشمس وتوجد في كل مجرة تقريبًا بحجم درب التبانة على الأقل. يعرف العلماء أن المجرات تتحد عادةً. سيحدث هذا مع درب التبانة وأندروميدا ، على سبيل المثال ، في حوالي 4 مليارات سنة.
"نحن نعرف أن المجرات ذات الثقوب السوداء الفائقة المركزية تتحد طوال الوقت في الكون ، ولكننا لا نرى سوى جزء صغير من المجرات مع اثنين من [الثقوب السوداء] بالقرب من مراكزها" سكوت نوبل ، عالم فيزياء فلكية في مركز جودارد لرحلات الفضاء التابع لناسا في ماريلاند قال في بيان. [لا مفر: الغوص في الثقب الأسود (مخطط المعلومات)]
في حين أن العلماء رأوا اندماجات الثقب الأسود من قبل ، إلا أنها كانت أصغر بكثير ، وفقًا للبيان - مقارنة بحجم النجم ، وهذا يعني في أي مكان من ثلاث إلى بضع عشرات من كتلة الشمس. تم الكشف عن عمليات اندماج الثقب الأسود هذه ذات الحجم النجمي باستخدام مرصد الموجة التداخلية بالليزر (LIGO) التابع لمؤسسة العلوم الوطنية. وجدها العلماء عن طريق الكشف عن موجات الجاذبية ، التي هي تموجات في الزمكان ولدت بعد هذه الاندماجات الكبيرة.
وقال مسؤولو ناسا في البيان إن عمليات الاندماج الضخمة للثقب الأسود سيكون من الصعب تعقبها لأنها في الغالب أبعد ما تكون عن بعضها وتنبعث منها إشارات موجات جاذبية أضعف. لاكتشاف هذه الإشارة الدقيقة ، يجب أن تكون أجهزة الكشف موجودة في الفضاء لتجنب الاضطراب بسبب الموجات الزلزالية على كوكبنا. المهمة المستقبلية التي قد تفعل ذلك هي هوائي الفضاء الفضائي بالليزر التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (LISA) ، المقرر إطلاقه في 2030s.
ومع ذلك ، هناك طريقة أخرى ممكنة للعثور على عمليات الاندماج الفائقة. عندما تندمج المجرات ، تجلب معها مجموعات من الغاز والغبار والنجوم والكواكب. عند حدوث التصادم ، سيتم سحب الكثير من هذه المادة نحو الثقوب السوداء - التي تبدأ بعد ذلك في "أكل" المادة ، وتوليد إشعاع يجب على الفلكيين رؤيته (قبل أن تعبر المادة أفق حدث الثقب الأسود).
اتبعت المحاكاة الجديدة ما يحدث عبر ثلاث مدارات من الثقوب السوداء الهائلة التي تبعد حوالي 40 مدارًا عن الاندماج الكامل. يشير النموذج إلى أنه في هذا الوقت في الاندماج ، سيكون هناك بعض الأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية عالية الطاقة مرئية في التلسكوبات.
"تتوهج ثلاث مناطق من الغازات التي ينبعث منها الضوء مع اندماج الثقوب السوداء ، وكلها متصلة بتدفقات من الغاز الساخن: حلقة كبيرة تحيط بالنظام بأكمله ، تسمى القرص الدائري ، واثنان أصغر حول كل ثقب أسود ، يسمى الأقراص الصغيرة ،" وقال مسؤولو وكالة ناسا.
وتابع المسؤولون "كل هذه الأشياء تنبعث منها الأشعة فوق البنفسجية في الغالب". "عندما يتدفق الغاز إلى قرص صغير بمعدل مرتفع ، يتفاعل ضوء الأشعة فوق البنفسجية للقرص مع هالة كل ثقب أسود ، [وهي] منطقة من الجسيمات دون الذرية عالية الطاقة فوق وتحت القرص. ينتج هذا التفاعل أشعة سينية. عندما معدل التكاثر أقل ، ضوء الشمس خافت نسبة إلى الأشعة السينية. "
تقترح المحاكاة أن الأشعة السينية في اندماج الثقوب السوداء الهائلة ستكون أكثر إشراقًا ومتغيرة من الأشعة السينية التي لوحظت في الثقوب السوداء الفائقة الكتلة. (تتعلق التغييرات بسرعة الغاز حول مدارات الثقب الأسود ، وكذلك مدارات الثقوب السوداء المدمجة.)
تم تنفيذ المحاكاة في المركز الوطني لتطبيقات الحواسيب العملاقة Blue Waters في جامعة إلينوي في أوربانا شامبين. ووفقًا للبيان ، فإن هذه المحاكاة الخاصة تقدر درجات حرارة الغاز ، في حين أن عمليات المحاكاة المستقبلية ستشمل معلمات مثل درجة الحرارة والكتلة الإجمالية والمسافة لرؤية التأثيرات على الضوء الذي ينبعث منه الاندماج.
تم تفصيل العمل الجديد أمس (2 أكتوبر) في مجلة الفيزياء الفلكية.
