نحن بحاجة للحديث عن العصور المظلمة. لا لاأولئك العصور المظلمة بعد سقوط الإمبراطورية الرومانية الغربية. وعلينا أن نتحدث عن الفجر الكوني: ولادة تلك النجوم الأولى ، حقبة مضطربة أعادت تشكيل وجه الكون بشكله الحديث.
ربما كانت تلك النجوم الأولى لا تشبه تمامًا أي شيء نراه في الكون الحالي. وقد نكون ، إذا كنا محظوظين ، على وشك رؤيتهم لأول مرة.
نحتاج أولاً إلى إعداد القليل من الغموض.
كلنا نعرف الآن كيف تكون الثقوب السوداء. يعيش نجم عملاق ، في مكان ما شمال ثمانية أضعاف كتلة شمسنا ، لفترة وجيزة ولكن يمكن التنبؤ بها ، ويدمج الهيدروجين في الهيليوم. ثم ينفد الهيدروجين ويبدأ في دمج الهيليوم. ثم ينفد الهيليوم ويبدأ في حرق أشياء أثقل ، ويشق طريقه إلى أعلى الجدول الدوري حتى يضرب الحديد. يؤدي دمج الحديد إلى امتصاص الطاقة بدلاً من إطلاق الطاقة ، وبالتالي لا يوجد شيء يمكن أن يوقف الانهيار الجاذبي الرهيب للنجم. يتم ضغط كل شيء في حجم صغير ، والآن لديك ثقب أسود.
بمرور الوقت ، يمكن للثقب الأسود أن يلتقي ويستهلك ثقوبًا سوداء أخرى ، أو يرضع فقط من المواد النجمية المحيطة به ، مما يزيد من السمية طوال الوقت. إذا ما توفر الوقت الكافي والطعام الكافي ، يمكن أن يتضخم الثقب الأسود ليصبح عملاقًا - عملاقًا فائق الكتلة. تكمن هذه المخلوقات في قلوب المجرات ، وتنقلب المقاييس بسهولة أكبر من كتلة شمسنا بأكثر من مليون مرة.
تستمر المواد الجديدة في السقوط - فقط لأن الثقب الأسود ضخم لا يعني أن جوعه مشبع - وعندما يسقط الغاز في فجوة الثقب الأسود ، فإنه يضغط ويسخن ، متوهجًا أكثر إشراقًا من قيمة المجرة النجوم. ويطلق على هذا الكائن عدة أسماء - نواة مجرة نشطة ، كوازار ، وبلزار - ولكن جميعها تعني نفس الشيء: الثقب الأسود العملاقتغذية.
كل هذا جيد وجيد ومرعب قليلاً ، لكن هذه مشكلة. نرى الكوازارات في الكون البعيد جدًا ، مما يعني أننا نرى الكوازارات في العالمشاب الكون ، عندما لم يكن عمره حتى مليار سنة (نعم ، هذا صغير بالنسبة للكون). والعملية التي وصفتها للتو (تكوين النجوم الكبيرة ، والسماح لها بالعيش والموت ، وخلق ثقب أسود ، وتركها تتغذى بنسب ضخمة) تستغرق وقتًا أطول بكثير من مليار سنة.
كيف أنتج كوننا ثقوب سوداء وحشية بهذه السرعة؟
إذا كان مسار النجم المعتاد-> الثقب الأسود-> الكوازار لا يعمل في الكون المبكر ، فقد حان الوقت للنظر في البدائل. اختصارات. توجد طرق أسرع لإنشاء الثقوب السوداء الكبيرة التي تتطلبها ملاحظاتنا. وأسرع طريقة لصنع ثقب أسود فائق الحجم هي البدء بنجم فائق الكتلة.
كيف الضخمة؟ ماذا عن 100،000 كتلة شمسية ، هل هذا يكفي لك؟
مثل هذه النجوم ببساطة لا توجد في عالم اليوم. إذا حاولت حشر كل ذلكأمور إلى حجم مضغوط بما يكفي لتحويله إلى نجمة ، ستؤدي التفاعلات وعدم الاستقرار إلى تفتيته مثل الكثير من عجينة ملفات تعريف الارتباط المتداعية في يديك ، وتشكل الكثير من النجوم العادية بدلاً من وحش واحد. هذا هو السبب في أننا نعتقد أن النجوم التي تزيد عن 100 كتلة شمسية نادرة للغاية اليوم.
لكن عصر الفجر الكوني كان وقتًا مختلفًا. أولاً ، لم تكن هناك عناصر ثقيلة حتى الآن - لم تكن الحواجز النووية تعمل لفترة طويلة بما يكفي لتلوث المجاري المائية بين النجوم. يعد الإشعاع الناتج عن هذه العناصر الإضافية طريقة رائعة لتبريد سحابة الغاز وتشغيل تجزئتها إلى قطع أصغر. ثانيًا ، غمر الكون الصغير بالأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة من الولادة المفاجئة لنجوم أخرى أصغر. يكسر هذا الإشعاع الهيدروجين الجزيئي ، وهو مسار رئيسي آخر لتبريد وتجزئة سحابة غاز عملاقة.
لذلك ، في حين أنها نادرة مرة أخرى ، قد تكون الظروف مناسبة تمامًا في نهاية العصور الكونية المظلمة لتشكيل نجوم عملاقة وحتى عملاقة: يمكن أن تتدفق كمية كافية من المواد إلى حجم صغير بما يكفي دون انقسامها ، مما يؤدي إلى ولادة نجم ضخم.
كانت هذه النجوم العملاقة قد قادت حياة قصيرة وانهارت مباشرة لتشكيل ثقوب سوداء كبيرة ، واختصار الطريق المعتاد لصنع الكوازارات.
تبدو هذه فكرة رائعة ، ولكن في العلوم تحتاج الأفكار العظيمة إلى مواجهة الأدلة قبل أن نبدأ في الإيمان بها. في هذه الحالة ، سيكون من السهل جدًا الحصول على صورة لأحد هذه النجوم الضخمة قبل تحولوا إلى ثقوب سوداء ثم إلى النجوم الزائفة.
هذا صعب ، على الرغم من ذلك ، لأن العمر الذي عاشت فيه هذه النجوم وماتت بعيدًا عنا. وهذه النجوم ، رغم أنها لا تزال عملاقة بالمعايير النجمية ، كانت صغيرة جدًا ، مما يجعل من الصعب تحديدها في هذه المسافات الشديدة.
ولكن لمرة واحدة قد نحصل على استراحة محظوظة. تكشف المحاكاة الأخيرة لهذه النجوم الغريبة أنها باردة بشكل مدهش ، ولديها درجة حرارة سطح ما بين 6000-8000 كلفن ، مما يعطي سطوحها وهجًا أحمرًا شديدًا. وبسبب حجمها المذهل ، فهي مشرقة جدًا ، تنفجر بالضوء بكثافة عشرة مليارات شمس. هذا المزيج من السطوع المطلق والاحمرار العميق يعني أنه من المحتمل أن تكون مرئية في الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء لبعض المهام القادمة.
مهمات مثل تلسكوب جيمس ويب الفضائي ، وهي أداة مصممة خصيصًا للذهاب للبحث عن النجوم الأولى. إذا كانت النجوم العملاقة موجودة في تلك العصور القديمة ، وإذا كان بعضها محظوظًا بما يكفي للبقاء على قيد الحياة في العصر حيث بدأ إخوانهم بالفعل في التحول إلى ثقوب سوداء وحشية ، مما يجعلهم أقرب قليلاً إلى النظر ، فهناك فرصة يمكننا مباشرة التقاط صورتهم.
يا له من مشهد يمكن أن يكون.
اقرأ المزيد: "في الكشف عن النجوم البدائية الهائلة"
