يكشف زوج نادر من النجوم الزائفة عن كيفية نمو الثقوب السوداء في بداية الكون

تنشأ بعض الأجسام الأكثر سطوعًا في الفضاء – الكوازارات – عندما يمتص ثقب أسود فائق الكتلة (SMBH) في مركز المجرة المادة بشكل فعال: يبدأ الغاز الساخن والغبار في التوهج بشكل أكثر سطوعًا من المجرة نفسها. إذا اصطدمت مجرتان، يمكن أن تصبح كلا المجرتين SMBH نشطتين، ومن ثم يظهر زوج من النجوم الزائفة القريبة. تساعد مثل هذه الأنظمة علماء الفلك على فهم كيفية نمو الثقوب السوداء والمجرات، لكن من الصعب جدًا العثور عليها على مسافات كبيرة. كان أحد المرشحين هو النظام J2037-4537، الذي تم اكتشافه في مسح الطاقة المظلمة. بدا وكأنه مصدران ساطعان قريبان جدًا يقعان على مسافة حوالي 24 ألف سنة ضوئية من بعضهما البعض. كان لدى كلا المصدرين توقيعات للكوازارات عند نفس الانزياح نحو الأحمر (z = 5.7)، ولكن بقي الشك. يمكن أن يكون كوازارًا واحدًا، مفصولًا في عيون الراصد عن طريق تأثير عدسة الجاذبية، حيث يقوم جسم ضخم بين المصدر والأرض بثني الضوء ويمكنه إنشاء صور متعددة لنفس الكوازار.

وللتحقق مما إذا كان هذا بالفعل زوجًا من النجوم الزائفة، قام فريق دولي من علماء الفلك بقيادة مينغهاو يو من جامعة أريزونا (الولايات المتحدة الأمريكية) بتحليل بيانات الرصد التي تم الحصول عليها باستخدام تلسكوب ALMA. اتضح أنه بين الجسمين كان هناك أثر مميز لاندماج مجري حقيقي. علاوة على ذلك، كان لدى أحدهم هياكل مشوهة نموذجية لتفاعل الجاذبية. إذا تم تفسير كل شيء من خلال تأثير العدسة، فسيرى الباحثون أقواسًا متناظرة، وليس آثار تصادم. أتاحت البيانات التي تم الحصول عليها التأكيد بشكل قاطع على أن J2037-4537 هو زوج حقيقي من النجوم الزائفة في عملية الدمج. وتبين أن كلتا المجرتين ضخمتان للغاية – أكثر من 10 مليار كتلة شمسية لكل منهما – وكانتا تشكلان النجوم بنشاط بمعدل يزيد عن 500 كتلة شمسية سنويًا. وبالمقارنة، تنتج مجرة ​​درب التبانة كتلة شمسية واحدة أو كتلتين فقط سنويا.

وخلص مؤلفو العمل، الذي نُشر على خادم ما قبل الطباعة بجامعة كورنيل، إلى أن الأزواج القريبة من النجوم الزائفة كانت أكثر شيوعًا في بداية الكون مما هي عليه اليوم: على الأقل 1.2% مقابل حوالي 0.1% في العصور اللاحقة. وهذا أمر مهم لأنه بمرور الوقت تتحول هذه الأزواج إلى أنظمة SMBH ثنائية، والتي عند الدمج تولد موجات جاذبية قوية. ستساعد الدراسة الإضافية لهذا الزوج من النجوم الزائفة على فهم العمليات التي حدثت في بداية الكون وشرح الخلفية القوية لموجات الجاذبية، والتي يتم تسجيلها الآن من خلال مشاريع دولية مثل مصفوفة توقيت النجم النابض.