صورة لمركز المجرة ، حصل عليها مرصد تشاندرا مع الإشارة إلى مصادر حرارية وغير حرارية لإشعاع الأشعة السينية في نطاق القدرة من 2 كيلو فولت إلى 8 كيلو فولتوفقًا
للتنبؤ الأساسي لديناميكيات المجرة النجمية ، يجب أن تتحول الثقوب السوداء إلى مركز المجرة وتتراكم هناك. لكن حتى الآن ، لم يكن لدى علماء الفيزياء الفلكية أدلة فعلية على أن هذه العملية تحدث بالفعل في درب التبانة. إن عدم وجود دليل من هذا النوع أمر محرج قليلاً ، بالنظر إلى حجم الظاهرة.
قرر علماء من جامعة كولومبيا (الولايات المتحدة) مع زملائهم من معهد علوم الفضاء (معهد علوم الفضاء ، كولورادو) ومركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية (ماساتشوستس) سد هذه الفجوة - وأجروا
دراسة واسعة النطاق للعثور على الثقوب السوداء بالقرب من مركز مجرتنا وفقًا لبيانات الأشعة السينية. مرصد
شاندرا . على مدى السنوات الـ 12 الماضية ، تراكمت Chandra 1.4 × 10
6 من ملاحظات مركز المجرة باستخدام مطياف التصوير CCD المتقدم I (ACIS-I).
نظرًا لوجود عدد كبير جدًا من مصادر الأشعة السينية في وسط درب التبانة ، مثل مصدر Strelec A (القوس الأسود ، ثقب أسود فائق الكتلة) و IRS 13 ، بالإضافة إلى انبعاث الغاز الساخن ، قصر العلماء تحليلهم على منطقة لا تقترب من 5 ″ من القوس. وهذا يقابل مسافة إسقاط تبلغ حوالي 0.2 فرسخ. في الرسم التوضيحي أعلاه ، يشار إلى الحدود الداخلية والخارجية لمنطقة المراقبة بدوائر صفراء. يتوافق الحد الداخلي مع مسافة الإسقاط البالغة 0.2 جهاز كمبيوتر من المركز (8 آلاف جهاز كمبيوتر) ، والخارج - 1 جهاز كمبيوتر. يشير الشكل البيضاوي البنفسجي (7.8 × 3.9 قطعة) إلى حدود إشعاع الأشعة السينية الصلبة المسجلة بواسطة تلسكوب NuSTAR بسبب الانبعاث الحراري للأقطاب القطبية المتوسطة. يشار إلى مصادر الإشعاع الحراري وغير الحراري على الخريطة بدوائر حمراء وزرقاء. كما ترى ، تتركز مصادر الراديو غير الحرارية بشكل رئيسي بين دائرتين أصفر. في المجموع ، في المنطقة بين 0.2 و 3.8 جهاز كمبيوتر ، تم الكشف عن 415 مصدر راديو في نطاق الطاقة من 2 كيلو فولت إلى 8 كيلو فولت. بعد التصفية ، بقي 92 مصدرًا ، منها 26 على مسافة إسقاط أقرب من 1 فرسخ إلى المركز.
من المعروف أن طبيعة الإشعاع "غير الحرارية" مميزة للأنظمة الثنائية ذات الثقوب السوداء والنجوم النيوترونية والنجوم النابضة.
يكاد يكون من المستحيل اكتشاف الثقوب السوداء المفردة. ولكن إذا كان للثقب الأسود رفيق في شكل نجم نيوتروني ، فإن هذا النظام يمنح نفسه إشعاعًا مميزًا. بعد تحليل جميع البيانات التي تم جمعها ، أحصى الباحثون اثني عشر نظامًا ثنائيًا من هذا القبيل مع ثقب أسود في المنطقة المشار إليها مع نصف قطر حوالي ثلاث سنوات ضوئية من مركز درب التبانة.
بشكل عام ، تعتبر الأنظمة الثنائية ذات الثقب الأسود حدثًا نادرًا إلى حد ما. إن وجود مثل هذا العدد الكبير من هذه الأنظمة في مثل هذه المنطقة الصغيرة يعني أن تركيز الثقوب السوداء في مركز درب التبانة أعلى بكثير من الطلبات من المناطق الأخرى ، وهو ما يتوافق تمامًا مع التنبؤ بديناميكيات النجوم المجرية. للمقارنة ، تم اكتشاف خمسة ثقوب سوداء فقط في مجرتنا بأكملها يبلغ قطرها حوالي 100000 سنة ضوئية. وهنا ، على رقعة صغيرة من ثلاث سنوات ضوئية ، هناك 12 نظامًا ثنائيًا مع ثقوب سوداء في آن واحد.
وفقًا للنظرية الحالية للثقوب السوداء ، نظرًا لاحتمالية تكوين أنظمة ثنائية مقارنة بالثقوب السوداء العادية ، قدر العلماء إجمالي عدد الثقوب السوداء في منطقة البحث. إن وجود 12 نظامًا ثنائيًا مع BH يعني أن هناك حوالي 10000 ثقب أسود.
يقترح مؤلفو الدراسة أن توفر المعلومات حول عدد الثقوب السوداء وتركيزها سيمكن من تجميع نماذج تنبؤية أفضل لدمج BHs مع تكوين موجات الجاذبية التي تصل إلى الأرض. بدأ العلماء مؤخرًا فقط في تسجيل توزيع طيات الزمكان ، التي تنبأ بها أينشتاين منذ قرن تقريبًا.
تم
نشر المقال العلمي في 5 أبريل 2018 في مجلة
Nature (doi: 10.1038 / nature25029 ،
pdf ).