مثل أي جسم، تستغرق الثقوب السوداء وقتًا لتنمو وتتشكل. ومثل طفل صغير يبلغ طوله 6 أقدام، كانت الثقوب السوداء الضخمة في فان كبيرة جدًا بالنسبة لعمرها، ولم يكن الكون كبيرًا بما يكفي لتجميع مليارات الشموس من الثقل. لتفسير هؤلاء الأطفال الصغار المتضخمين، اضطر الفيزيائيون إلى النظر في خيارين مقيتين.
الأول هو أن مجرات فان بدأت مليئة بالثقوب السوداء القياسية ذات الكتلة النجمية تقريبًا من النوع الذي غالبًا ما تتركه المستعرات الأعظم وراءها. ثم نمت تلك عن طريق الاندماج وابتلاع الغاز والغبار المحيطين بها. عادة، إذا كان الثقب الأسود يتغذى بقوة كافية، فإن تدفق الإشعاع يدفع فتاته بعيدًا. وهذا يوقف جنون التغذية ويحدد حدًا لسرعة نمو الثقب الأسود، وهو ما يسميه العلماء حد إدينجتون. لكنه سقف ناعم: إذ يمكن لسيل مستمر من الغبار أن يتغلب على تدفق الإشعاع. ومع ذلك، فمن الصعب أن نتصور الحفاظ على مثل هذا النمو “الفائق في إدينجتون” لفترة كافية لتفسير وحوش فان، حيث كان سيتعين عليها أن تتضخم بسرعة لا يمكن تصورها.
أو ربما يمكن أن تولد الثقوب السوداء كبيرة بشكل غير محتمل. ربما تكون سحب الغاز في بداية الكون قد انهارت مباشرة إلى ثقوب سوداء تزن عدة آلاف من الشموس، مما أدى إلى إنتاج أجسام تسمى البذور الثقيلة. من الصعب تقبل هذا السيناريو أيضًا، لأن مثل هذه السحب الغازية الكبيرة والمتكتلة يجب أن تتكسر إلى نجوم قبل أن تشكل ثقبًا أسود.
إحدى أولويات تلسكوب جيمس ويب الفضائي هي تقييم هذين السيناريوهين من خلال النظر إلى الماضي والتقاط الأسلاف الخافتة لمجرات فان. هذه السلائف لن تكون نجومًا زائفة تمامًا، ولكنها مجرات بها ثقوب سوداء أصغر إلى حد ما في طريقها لتصبح نجومًا زائفة. مع تلسكوب جيمس ويب الفضائي، يتمتع العلماء بأفضل فرصة لاكتشاف الثقوب السوداء التي بالكاد بدأت في النمو، وهي أجسام صغيرة وصغيرة بما يكفي ليتمكن الباحثون من تحديد وزنها عند الولادة.
وهذا أحد الأسباب التي جعلت مجموعة من علماء الفلك في المسح العلمي للإصدار المبكر للتطور الكوني، أو CEERS، بقيادة ديل كوسيفسكي من كلية كولبي، يبدأون العمل الإضافي عندما لاحظوا لأول مرة علامات ظهور مثل هذه الثقوب السوداء الصغيرة في الأيام التالية لعيد الميلاد.
كتب جيهان كارتالتيبي، عالم الفلك في معهد روتشستر للتكنولوجيا، خلال مناقشة حول سلاك: “إنه أمر مثير للإعجاب نوعًا ما أن هناك الكثير من هذه الكواكب”.
أجاب كوسيفسكي: “الكثير من الوحوش الصغيرة المخفية”.
حشد متزايد من الوحوش
في أطياف CEERS، قفزت بعض المجرات على الفور لإخفاء الثقوب السوداء الصغيرة – الوحوش الصغيرة. على عكس أشقائها من الفانيليا، أصدرت هذه المجرات ضوءًا لم يصل بظل واحد واضح للهيدروجين. وبدلاً من ذلك، تم تلطيخ أو توسيع خط الهيدروجين إلى مجموعة من الألوان، مما يشير إلى أن بعض الموجات الضوئية تم سحقها مع تسارع سحب الغاز المدارية نحو تلسكوب جيمس ويب الفضائي (تمامًا كما تطلق سيارة إسعاف تقترب عويلًا متصاعدًا مع ضغط الموجات الصوتية لصافرة الإنذار الخاصة بها) في حين أن أخرى امتدت الأمواج بينما طارت السحب بعيدًا. عرف كوسيفسكي وزملاؤه أن الثقوب السوداء كانت الجسم الوحيد القادر على قذف الهيدروجين بهذه الطريقة.
وقال كوسيفسكي: “الطريقة الوحيدة لرؤية المكون الواسع للغاز الذي يدور حول الثقب الأسود هي أن تنظر مباشرة إلى أسفل المجرة وإلى الثقب الأسود مباشرة”.
بحلول نهاية شهر يناير، تمكن فريق CEERS من إصدار نسخة أولية تصف اثنين من “الوحوش الصغيرة المخفية”، كما أطلقوا عليهما. ثم شرعت المجموعة في إجراء دراسة منهجية لقطاع أوسع من مئات المجرات التي جمعها برنامجهم لمعرفة عدد الثقوب السوداء الموجودة هناك. لكن تم اكتشافهم من قبل فريق آخر، بقيادة يويتشي هاريكان من جامعة طوكيو، بعد أسابيع فقط. بحثت مجموعة هاريكان في 185 مجرة من أبعد مجرات CEERS، ووجدت 10 منها بها خطوط هيدروجين عريضة، وهو ما يُحتمل أن يحدث في الثقوب السوداء المركزية التي تبلغ كتلتها مليون كتلة شمسية عند انزياحات حمراء بين 4 و7. ثم في يونيو، تم تحليل مسحين آخرين بقيادة جوريت. حدد ماثي من المعهد الفيدرالي السويسري للتكنولوجيا في زيورخ 20 “نقطة حمراء صغيرة” أخرى ذات خطوط هيدروجين عريضة: ثقوب سوداء تدور حول انزياح أحمر 5. وأعلن تحليل نُشر في أوائل أغسطس عن اثنتي عشرة نقطة أخرى، وبعضها ربما يكون في طور التحول. تنمو عن طريق الدمج.
