تقع الثقوب السوداء فائقة الكتلة في مراكز جميع المجرات الكبيرة تقريبًا، وتُرجّح كفة الميزان الكوني بملايين أو حتى مليارات المرات من كتلة الشمس. كيف وصلت إلى هذا الحجم يبقى لغزًا عنيدًا: تراكم الغاز من محيطها هو أحد الطرق، لكنه على ما يبدو بطيء جدًا لتفسير أكبر الأمثلة. الاندماج مع ثقوب سوداء ضخمة أخرى هو المرشح الأول للتفسير المفقود.

تصادمات المجرات شائعة في جميع أنحاء الكون، لذا ينبغي أن تتجمع ثقوبها السوداء المركزية في النهاية أيضًا. مع اندماج مجرتين، يُتوقع أن تقترب ثقوبهما السوداء، وتبدأ في الدوران حول بعضها البعض، وتلتف تدريجيًا إلى الداخل حتى تتحد. لكن نمذجة تلك المراحل النهائية تبقى صداعًا، ولم يتمكن astronomers من تحديد زوج من الثقوب السوداء فائقة الكتلة يدوران قريبًا جدًا من بعضهما البعض بشكل موثوق - على الرغم من الأدلة الوفيرة على تصادم المجرات.

الآن كشف فريق بحثي دولي بقيادة سيلكه بريتزن من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي (MPIfR) في بون عن دليل رصدي مباشر يشير إلى وجود مثل هذا الزوج بالضبط في مركز مجرة Mrk 501. تم قبول النتائج للنشر في Monthly Notices of the Royal Astronomical Society ومن المقرر نشرها في عدد قادم.

منذ فترة طويلة يعرف astronomers أن الثقب الأسود المركزي في Mrk 501 يطلق نفاثة شديدة من الجسيمات إلى الفضاء بسرعة تقارب سرعة الضوء، مدعومة بالظروف القصوى والمجالات المغناطيسية القوية المحيطة بالثقب الأسود. لفحص النظام، درس الباحثون أرصادًا راديوية مفصلة بترددات متعددة، جُمعت في العشرات من الأيام المنفصلة على مدى حوالي 23 عامًا. كشفت مجموعة البيانات الواسعة شيئًا مذهلًا: إلى جانب النفاثة المألوفة كانت هناك نفاثة ثانية يمكن أيضًا تتبع حركتها.

توفر الأرصاد ما يسميه الباحثون أول دليل تصوير مباشر لمثل هذا النظام في مركز مجرة، مما يشير بقوة إلى وجود ثقب أسود فائق الكتلة ثانٍ. يبقى الثقبان الأسودان نفسهما قريبين جدًا في السماء بحيث لا يمكن فصلهما بشكل فردي.

تقول بريتزن: "بحثنا عنه لفترة طويلة، ثم جاء الأمر مفاجأة كاملة أننا لم نتمكن فقط من رؤية نفاثة ثانية، بل حتى تتبع حركتها".

ثقبان أسودان فائقا الكتلة في رقصة كونية

النفاثة المعروفة سابقًا موجهة نحو الأرض، مما يجعلها تبدو شديدة السطوع وسهلة الرصد نسبيًا. النفاثة المكتشفة حديثًا تشير في اتجاه مختلف، مما يساعد في تفسير سبب بقائها مخفية لفترة طويلة.

خلال بضعة أسابيع فقط من الأرصاد، لاحظ astronomers تغيرات جذرية في موضع النفاثة الثانية. بدا أنها تخرج من خلف الثقب الأسود الأكبر وتكتسح عكس اتجاه عقارب الساعة حوله. تكررت الحركة، مما يشير إلى أن النظام بأكمله يخضع لحركة مدارية منتظمة.

تشرح بريتزن: "كان تقييم البيانات أشبه بالوجود على متن سفينة. نظام النفاثة بأكمله في حركة. نظام من ثقبين أسودين يمكن أن يفسر هذا: يميل مستوى المدار".

حدد الباحثون أيضًا حدثًا غير عادي في يونيو 2022، عندما بدا أن الإشعاع من النظام يشكل حلقة. هذه الظاهرة، المعروفة باسم حلقة أينشتاين، تحدث عندما تحني الجاذبية الضوء بطريقة تخلق مظهرًا حلقيًا. أحد التفسيرات المحتملة: كان الثقبان الأسودان والأرض مصطفين لفترة وجيزة بالطريقة الصحيحة، حيث تعمل جاذبية الثقب الأسود الأمامي كعدسة، تحني الضوء من النفاثة الثانية خلفه. هذا التأثير، المسمى عدسة الجاذبية، يقدم دليلًا محتملًا آخر على طبيعة النظام.

قد يندمج الثقبان الأسودان في 100 عام فقط

من خلال فحص التغيرات في النفاثات والأنماط المتكررة في سطوعها، حسب الفريق أن الثقبين الأسودين يبدو أنهما يكملان مدارًا حول بعضهما البعض كل 121 يومًا تقريبًا. المسافة المقدرة بينهما هي فقط 250 إلى 540 مرة المسافة بين الأرض والشمس - وهو ما يبدو هائلًا، حتى تتذكر أن هذه الأجسام تحمل كتلًا تتراوح من 100 مليون