في الفضاء الواسع والداكن للكون المبكر، حيث كانت الضوء تبدأ فقط في نسج خيوطها الكونية الأولى، رصد علماء الفلك باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي بقع حمراء صغيرة وغامضة - إشارات خافتة ولكن مثيرة للاهتمام من أقل من مليار سنة بعد الانفجار العظيم. هذه الأجسام، التي أطلق عليها لقب "النقاط الحمراء الصغيرة" (LRDs) بسبب مظهرها المضغوط والأحمر، حيرت الباحثين لسنوات. الآن، تشير تفسير جديد إلى أن هذه البقع ليست مجرات عادية أو تجمعات نجمية، بل ثقوب سوداء ذات انهيار مباشر - بذور ضخمة بدائية للعمالقة التي ستثبت لاحقًا المجرات عبر الكون.
النموذج القياسي لكيفية نمو الثقوب السوداء يتضمن موت النجوم الضخمة، التي تتجمع بقاياها ببطء على مدى مليارات السنين. ومع ذلك، يبدو أن الكون المبكر يحتوي على عمالقة ضخمة جدًا، وفي وقت مبكر جدًا، بحيث لا يمكن أن يفسر هذا العملية البطيئة. تتحدى LRDs هذه القصة: فهي مضغوطة جدًا، وحمراء جدًا، ووفيرة جدًا بحيث لا تتناسب مع صورة نمو النجوم.
تدخل نظرية الثقوب السوداء ذات الانهيار المباشر (DCBHs) - اختصار أنيق في التطور الكوني. بدلاً من تشكيل بذور صغيرة ذات كتلة نجمية، قد تكون بعض سحب الغاز البدائية قد انهارت مباشرة إلى ثقوب سوداء ضخمة، متجاوزة مرحلة النجوم تمامًا. تقدم الورقة البحثية الأخيرة التي كتبها علماء الفلك بما في ذلك فابيو باكوتشي، وأندريا فيرارا، وديل كوتسيفسكي محاكاة هيدروديناميكية إشعاعية تظهر أن الثقوب السوداء ذات الانهيار المباشر التي تتراكم بنشاط ستنتج بشكل طبيعي انبعاثات تتناسب مع الخصائص الغريبة لملاحظات LRD الخاصة بواب.
في هذه المحاكاة، تنهار سحب هائلة من غاز الهيدروجين النقي - غير الملوث بالعناصر الأثقل - تحت جاذبيتها الخاصة. يسخن الغاز المتساقط ويصدر إشعاعًا مكثفًا بينما يغذي الثقب الأسود الوليد. محاطًا بغاز كثيف، يتم إعادة تشكيل هذا الإشعاع وإعادة إصداره، ليصل في النهاية إلى التلسكوبات مثل ويب كضوء تحت الأحمر متغير. عندما يترجم الباحثون بياناتهم المحاكاة إلى ملاحظات وهمية، فإن الناتج يعكس بشكل وثيق توقيعات LRD الفعلية - بما في ذلك انبعاثات الأشعة السينية الضعيفة، وخطوط طيفية مميزة، وطبيعة مضغوطة وزائدة مقارنة بأي مضيف نجمي صغير.
تفسر هذه الرؤية ليس فقط لغز LRD ولكن أيضًا تقدم حلاً لأحجية كونية طويلة الأمد: كيف تشكلت الثقوب السوداء العملاقة بسرعة في الكون الفتي؟ إذا بدأت بذور الثقوب السوداء كبيرة من خلال الانهيار المباشر، فهناك ضغط أقل بكثير على الوقت لنموها إلى العمالقة التي تُرى مشتعلة في مراكز المجرات المبكرة.
لقد رصد علماء الفلك منذ فترة طويلة ثقوبًا سوداء عملاقة في مجرات شابة تبدو ناضجة بشكل مستحيل بالنظر إلى عمر الكون القصير في تلك الحقبة. تقدم DCBHs إجابة مقنعة، مقترحة أن قلوب الكون المظلمة الضخمة الأولى تم تشكيلها بسرعة وكفاءة، مما جعلها نقاط ارتكاز حولها تجمعت النجوم والمجرات لاحقًا.
بينما تستمر الملاحظات والتحليلات الجارية في تحسين هذه الصورة، فإن تحديد LRDs كثقوب سوداء ذات انهيار مباشر يمثل تحولًا كبيرًا في فهم فجر الكون - الفترة التي أثارت فيها الهياكل اللامعة الأولى الكون إلى الحياة. بمعنى ما، هذه النقاط الحمراء الصغيرة ليست مجرد بقع ضوء، بل هي منارات لعملية قديمة، تضيء كيف نمت التعقيد والبنية وسط الظلام المبكر.
تنبيه حول الصور الناتجة عن الذكاء الاصطناعي "تم إنتاج الرسوم التوضيحية باستخدام أدوات الذكاء الاصطناعي وليست صورًا حقيقية."
المصادر (دور الأخبار) Phys.org Space.com Nature Asia Universe Today Oxford Academic (الإشعارات الشهرية لجمعية الفلك الملكية)