إنها حقيقة معروفة جيدًا بين علماء الفلك وعلماء الكونيات أنه كلما نظرت إلى الكون أبعد ، كلما رأيت المزيد في الوقت المناسب. وكلما استطاع علماء الفلك القريبون رؤية الانفجار العظيم ، الذي حدث قبل 13.8 مليار سنة ، كلما كانت الاكتشافات أكثر إثارة للاهتمام. هذه الاكتشافات هي التي تعلمنا أكثر عن الفترات المبكرة للكون وتطوره اللاحق.
على سبيل المثال ، لاحظ العلماء الذين يستخدمون مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع النطاق (WISE) وتلسكوبات ماجلان مؤخرًا أول ثقب أسود فائق الحجم (SMBH) حتى الآن. وفقًا لدراسة فريق الاكتشاف ، يبلغ حجم هذا الثقب الأسود حوالي 800 مليون مرة كتلة شمسنا ، ويقع على بعد أكثر من 13 مليار سنة ضوئية من الأرض. وهذا يجعلها أكثر مسافة بعيدة ، وأصغر ، تمت ملاحظتها حتى الآن.
ظهرت الدراسة في المجلة مؤخرًا بعنوان "ثقب أسود بقدرة 800 مليون كتلة شمسية في كون محايد بدرجة كبيرة بمعدل انزياح أحمر 7.5". طبيعة. ضم الفريق بقيادة إدواردو بانادوس ، وهو باحث من معهد كارنيجي للعلوم ، أعضاء من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا ، ومعهد ماكس بلانك لعلم الفلك ، ومعهد كافلي لعلم الفلك والفيزياء الفلكية ، ومرصد لاس كمبريس ، وجامعات متعددة.
كما هو الحال مع SMBHs الأخرى ، فإن هذا الاكتشاف الخاص (المعين J1342 + 0928) هو كوازار ، فئة من الأجسام فائقة السطوع التي تتكون من مادة سوداء تتراكم في مركز مجرة ضخمة. تم اكتشاف الكائن أثناء إجراء مسح للأجسام البعيدة ، والتي جمعت بيانات الأشعة تحت الحمراء من مهمة WISE مع المسوحات الأرضية. ثم تابع الفريق بيانات من تلسكوبات ماجلان التابعة لمرصد كارنيجي في تشيلي.
كما هو الحال مع جميع الأجسام الكونية البعيدة ، تم تحديد مسافة J1342 + 0928 من خلال قياس الانزياح الأحمر. من خلال قياس مدى امتداد طول موجة ضوء جسم ما من خلال توسع الكون قبل وصوله إلى الأرض ، يستطيع الفلكيون تحديد المسافة التي يجب أن يسافروا إليها للوصول إلى هنا. في هذه الحالة ، كان الكوازار ذو انزياح أحمر قدره 7.54 ، مما يعني أن الأمر استغرق أكثر من 13 مليار سنة حتى يصل نوره إلينا.
كما أوضح Xiaohui Fan من مرصد ستيوارد في جامعة أريزونا (ومؤلف مشارك في الدراسة) في بيان صحفي لكارنيجي:
"إن هذه المسافة الكبيرة تجعل هذه الأشياء باهتة للغاية عند عرضها من الأرض. الكوازارات المبكرة نادرة أيضًا في السماء. من المعروف أن الكوازار واحد فقط موجود في انزياح أحمر أكبر من سبعة قبل الآن ، على الرغم من البحث المكثف.
بالنظر إلى عمره وكتلته ، كان اكتشاف هذا الكوازار بمثابة المفاجأة لفريق الدراسة. كما أشار دانيال ستيرن ، عالم الفيزياء الفلكية في مختبر الدفع النفاث التابع لناسا والمؤلف المشارك في الدراسة ، في بيان صحفي لوكالة ناسا ، "لقد نما هذا الثقب الأسود أكبر بكثير مما كنا نتوقعه في 690 مليون سنة فقط بعد الانفجار الكبير ، الذي يتحدى نظريات حول كيفية تشكل الثقوب السوداء ".
بشكل أساسي ، كان هذا الكوازار موجودًا في وقت كان فيه الكون قد بدأ للتو في الخروج مما يسميه علماء الكون "العصور المظلمة". خلال هذه الفترة ، التي بدأت ما يقرب من 380،000 سنة إلى 150 مليون سنة بعد الانفجار العظيم ، كانت معظم الفوتونات في الكون تتفاعل مع الإلكترونات والبروتونات. ونتيجة لذلك ، لا يمكن اكتشاف إشعاع هذه الفترة بأدواتنا الحالية - ومن هنا جاء الاسم.
ظل الكون في هذه الحالة ، بدون أي مصادر مضيئة ، حتى تكثف الجاذبية المادة في النجوم والمجرات الأولى. تُعرف هذه الفترة باسم "عصر Reinozation" ، والتي استمرت من 150 مليون إلى مليار سنة بعد الانفجار الكبير وتميزت بتكوين النجوم والمجرات والكوازارات الأولى. ويطلق عليه هذا الاسم لأن الطاقة المنبعثة من هذه المجرات القديمة تسببت في تحفيز الهيدروجين المحايد للكون والتأين.
بمجرد أن أصبح الكون متجددًا ، يمكن للفوتونات أن تنتقل بحرية في جميع أنحاء الفضاء وأصبح الكون رسميًا شفافًا للضوء. هذا ما يجعل اكتشاف هذا الكوازار مثيرًا للاهتمام. كما لاحظ الفريق ، فإن الكثير من الهيدروجين المحيط به محايد ، مما يعني أنه ليس فقط أشباه النجوم البعيدة التي تمت ملاحظتها على الإطلاق ، ولكن أيضًا المثال الوحيد من الكوازار الذي كان موجودًا قبل إعادة تأميم الكون.
وبعبارة أخرى ، كان J1342 + 0928 موجودًا خلال فترة انتقالية رئيسية للكون ، والتي تصادف أنها واحدة من الحدود الحالية للفيزياء الفلكية. كما لو أن هذا لم يكن كافيًا ، كان الفريق مرتبكًا أيضًا بسبب كتلة الجسم. لكي يصبح الثقب الأسود ضخمًا جدًا خلال هذه الفترة المبكرة من الكون ، يجب أن تكون هناك شروط خاصة للسماح بهذا النمو السريع.
ومع ذلك ، تبقى هذه الشروط لغزا. مهما كانت الحالة ، يبدو أن SMBH المكتشف حديثًا يستهلك المادة في مركز المجرة بمعدل مذهل. وبينما أثار اكتشافه العديد من الأسئلة ، فمن المتوقع أن يكشف نشر المقاريب المستقبلية عن هذا الكوازار وفترة فلكه الكونية. كما قال ستيرن:
"مع بناء العديد من المرافق من الجيل التالي ، والأكثر حساسية ، والتي يتم بناؤها حاليًا ، يمكننا أن نتوقع العديد من الاكتشافات المثيرة في أوائل الكون في السنوات القادمة."
وتشمل مهمات الجيل التالي مهمة إقليد وكالة الفضاء الأوروبية وتلسكوب المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع النطاق (WFIRST) التابع لوكالة ناسا. في حين أن Euclid سيدرس كائنات تقع على بعد 10 مليار سنة في الماضي من أجل قياس مدى تأثير الطاقة المظلمة على التطور الكوني ، ستقوم WFIRST بإجراء مسوحات واسعة النطاق قريبة من الأشعة تحت الحمراء لقياس الضوء القادم من مليار مجرة.
من المتوقع أن تكشف كلتا المهمتين عن المزيد من الأشياء مثل J1342 + 0928. في الوقت الحاضر ، يتوقع العلماء أنه لا يوجد سوى 20 إلى 100 كوازار مشرقة وبعيدة مثل J1342 + 0928 في السماء. على هذا النحو ، كانوا سعداء للغاية بهذا الاكتشاف ، والذي من المتوقع أن يزودنا بمعلومات أساسية عن الكون عندما كان 5 ٪ فقط من عمره الحالي.
