النجوم المظلمة: النجوم مشرقة مثل المجرات
ربما تسببت النجوم المظلمة النظرية في خلق ثقوب سوداء هائلة!
This is an automatic translation. Read the original
لغز الثقب الأسود
لأكثر من عقد من الزمان، فكر الناس في إنشاء ثقوب سوداء فائقة الكتلة، وهي ثقوب سوداء كبيرة جدًا بحيث لا يمكن أن تكون قد تكونت، ومع ذلك فهي موجودة في مركز معظم المجرات، بما في ذلك مجرتنا. لكن في العقد الماضي، تم تسليط ضوء جديد على هؤلاء العمالقة والنظرية المحتملة لنجم بحجم مجرة، تغذيه المادة المظلمة، بل ومن الممكن أننا رأينا هذه النجوم بأنفسنا!
تكوين النجوم المظلمة
تتشكل النجوم عندما تنهار سحابة من الغبار والغاز بسبب الجاذبية، مما يؤدي إلى دمج العناصر معًا، مثل الهيدروجين إلى الهيليوم. والهيليوم إلى أكسجين عندما ينفد الهيدروجين. وهذا يدفع ضد الجاذبية، ويخلق توازنًا بين الاندماج النووي والجاذبية، ويخلق معظم العناصر الموجودة في الكون. عندما يبدأ النجم بمحاولة دمج الحديد، يكون الحديد ثقيلًا جدًا لدرجة أنه لا يستطيع ذلك، فينفجر. من هنا يمكن أن تحدث ثلاثة أشياء:
- الأول، بالنسبة لنجم أخف أو أصغر مثل شمسنا، فعندما تضرب الجاذبية النواة، سيتوسع النجم بأكمله للخارج في انفجار، مما يؤدي إلى دمج جميع العناصر الأثقل الموجودة في الكون وبعثرتها، مما يؤدي إلى إنشاء مستعر أعظم ويترك قزمًا أبيض في المركز.
- الخيار الثاني، بالنسبة لنجم كبير جدًا، هو ترك نجم نيوتروني في مركز النجم. مستعر أعظم بدلاً من القزم الأبيض، وهو نجم كثيف للغاية يحتوي على "نجمين نابضين" على كلا الطرفين مصنوعين من تيارات البلازما.
- الخيار الأخير، إذا كان النجم ثقيلًا بشكل استثنائي، هو إنشاء ثقب أسود، وهو كثيف للغاية بحيث لا يمكن حتى للضوء الهروب منه، وأي شيء يتجاوز أفق الحدث يمتصه.
ولكن لا يوجد نجم كبير بما يكفي لإنشاء ثقب أسود فائق الكتلة، مثل ذلك الموجود في مركز درب التبانة (وليس الشوكولاتة) والمجرات الحلزونية الأخرى.
ولهذا السبب خطرت لدى كاثرين فريز فكرة نجم المادة المظلمة الذي سيكون كبيرًا جدًا لدرجة أنه سيكون قادرًا على إنشاء ثقب أسود فائق الكتلة.
المادة المظلمة هي المادة الغامضة التي تشكل معظم المادة في الكون، والتي تعمل بمثابة سقالات له، وتحمل هياكل كبيرة مثل المجرات وعناقيد المجرات. معًا. يعتقد الفيزيائيون أنها تتكون من جزيئات Pمتفاعلة بشكل ضعيف، أو اختصارًا WIMPs، وأن المادة المظلمة تنتج كميات كبيرة من الطاقة عندما تتصادم.
خلال بداية الكون، قريبًا (من الناحية الكونية). بعد الانفجار الكبير، لم تكن هناك هياكل كبيرة مثل النجوم والمجرات، بل مجرد جسيمات منتشرة في جميع أنحاء الكون. على الرغم من ذلك، تتحرك المادة المظلمة ببطء أكبر مما يسمح لها بالتجمع بسهولة أكبر، مما يؤدي إلى إنشاء هياكل ضخمة من "هالات" المادة المظلمة، والتي من شأنها أن تجذب المادة العادية أيضًا، والتي استمرت في تكوين النجوم والمجرات. ومع ذلك، إذا كانت بعض هذه الهالات كثيفة بدرجة كافية، فإن الطاقة الحرارية التي تنتجها الجسيمات الضخمة ضعيفة التفاعل ستكون قوية جدًا لدرجة أنها ستدفع فعليًا ضد الجاذبية كما يفعل الاندماج النووي، مما يمنع النجم السابق من التشكل ويجعله يتوسع إلى حجم مدار زحل حول الشمس، ويحولها إلى كتلة تشبه السحابة "منتفخة" من الهيدروجين والهيليوم.
الآن قد يبدو هذا صغيرًا، مع الأخذ في الاعتبار أن العديد من المجرات مليئة باللون الأحمر. عمالقة بهذا الحجم، لكن النجم المظلم أكبر منها بملايين المرات، مما يجعله أكثر تطرفًا. ستحتاج هذه النجوم المظلمة إلى احتواء 0.1 بالمائة فقط من المادة المظلمة، ومع ذلك ستظل تتعرض تريليونات من عمليات الإبادة في كل ثانية، مما يجعل النجم يلمع أكثر سطوعًا من المجرات بأكملها، وبالتأكيد لا يرقى إلى مستوى اسمه.
في مرحلة ما بالطبع، على الرغم من أن هذا النجم قد استنفد المادة المظلمة لإبادته، ليصبح نجمًا هائلاً ومشرقًا مدعومًا بالاندماج النووي، والذي سيستمر في إبادته. افعل ذلك حتى انهار حتماً إلى ثقب أسود. لكن هذا ليس ثقبًا أسودًا عاديًا. هذا ثقب أسود فائق الضخامة يوجد عادة في مركز معظم المجرات، حتى مجرتنا، وهو أثقل بمليار مرة من الثقب الأسود العادي، ليصبح الحل للغز الكبير الذي تابعه الفيزيائيون لأكثر من عقد من الزمن حول كيفية إنشاء الثقوب السوداء فائقة الكتلة. ومع ذلك، من المهم أن نتذكر أن هذه لا تزال نظرية، وليس لديها دليل قاطع بعد.
تاريخ النجوم المظلمة
كيف تم إنشاء فكرة النجوم المظلمة، ومن قام بها؟
الجدول الزمني:
- تم تقديم الفكرة لأول مرة في في عام 2007، قدمت عالمة فيزياء فلكية نظرية تدعى كاثرين فريز من جامعة تكساس فكرة النجم المظلم الذي تغذيه المادة المظلمة بدلاً من الاندماج في مؤتمر، لكن الأمر لم يسير على ما يرام، حيث أطلق عليها البعض اسم "المجانين".
- وعلى الرغم من الانتقادات، واصلت هي وزملاؤها تحسين فكرتهم عن النجوم المظلمة، وفي عام 2008 نشروا مقالًا عنها أثار جدلًا كبيرًا بين العلماء. المجتمع.
- ازدهرت الفكرة حقًا عندما تم اكتشاف ثلاث مجرات بواسطة تلسكوب James Webb ST، (أو JWST للاختصار) والتي يجب أن تكون قد تشكلت في وقت أبكر بكثير مما توقعه أي شخص.
الحمر الثلاثة النقاط
في يوليو 2023، عثر تلسكوب جيمس ويب الفضائي على ثلاث لطخات حمراء في السماء، والتي من المرجح أنها مجرات صغيرة. لفهم السبب وراء غرابة هذا الأمر، علينا أن نشرح بإيجاز كيفية عمل التلسكوبات. في الأساس، كلما نظرنا أبعد في الفضاء، كلما رأيناه في وقت مبكر، وذلك لأنه قد يكون على بعد مليارات السنين الضوئية، مما يعني أن الضوء يستغرق مليارات السنين للوصول إلينا. يبدو أن اللطخات الثلاثة التي عثر عليها التلسكوب هي مجرات موجودة بعد 320 مليون سنة فقط من الانفجار الكبير، أي في وقت أبكر بكثير مما كان متوقعا. أدى هذا الالتباس إلى اعتقاد فريز بأنها ربما تكون في النهاية خطوة نحو دليل قاطع على وجود النجوم المظلمة، لأنها تتطابق مع انبعاثات الضوء المقدرة المتوقعة من مثل هذا النجم. وفي وقت لاحق من البحث تم اكتشاف أيضًا أنه تم اكتشاف الهيليوم II في شكل متأين، مما يتناسب مع التوقعات الخاصة بنجم مظلم.
لا يزال من الممكن أن يتبين أنها مجرة صغيرة، ويعتقد العديد من علماء الفلك ذلك بفضل غرابة نظرية النجم المظلم، فقد قطعت شوطا طويلا من النظرية السخيفة التي لم يؤمن بها أحد، حيث يستمر البحث عن الدليل الأخير النجوم المظلمة موجودة.
"كل الحقائق سهلة الفهم بمجرد اكتشافها؛ والهدف هو اكتشافها" - غاليليو غاليلي
لم يتم استخدام الذكاء الاصطناعي في كتابة هذه المقالة.
لمزيد من المعلومات حول المادة المظلمة يرجى زيارة مقالتي عن الانفجار الكبير المظلم.
المصدر الرئيسي: https://www.newscientist.
