في أبريل 2023، التقطت كاشفات LIGO وVirgo وKAGRA موجة ثقالية من اندماج ثقبين أسودين. الكتلتان، 137 و103 كتلة شمسية، جعلتا الحدث GW231123 الأكثر ضخامة في تاريخ الملاحظات. كلا الثقبين يقعان في "فجوة عدم الاستقرار الزوجي"، وهو النطاق الذي لا يجب أن يترك فيه التطور النجمي العادي ثقوبًا سوداء. دوران المكونين، 0.90 و0.80، مرتفع أيضًا بشكل شاذ لمثل هذين العملاقين. من أين جاء هذا الزوج؟

لطالما نظر علماء الفيزياء الفلكية إلى الثقوب السوداء البدائية، وهي أجسام وُلدت في اللحظات الأولى بعد الانفجار العظيم من تكتلات الكثافة. يمكن لهذه الثقوب أن تنمو عبر التراكم، أي سقوط الغاز من البيئة المحيطة عليها. في العمل الجديد، يُظهر الباحثون أنه إذا بدأنا ببذرتين متواضعتين بكتلتي 85.5 و59.1 كتلة شمسية، فإنهما بعد التراكم تنموان إلى 137 و103 كتلة شمسية المرصودة. وفي الوقت نفسه، يعمل الغاز الساقط على زيادة دوران الثقبين، رافعًا دورهما إلى 0.90 و0.80، تمامًا كما في بيانات LIGO-Virgo-KAGRA.

النموذج لا يكتفي بمطابقة المعلمات. إنه يتنبأ بمعدل الاندماجات: لتفسير حدث GW231123 واحد، يلزم أن تكون نسبة الثقوب السوداء البدائية في المادة المظلمة حوالي $10^{-3}$. هذه القيمة تقع على حافة المناطق المستبعدة من ملاحظات الأشعة السينية والإشعاع الأثري، أي أن الفرضية لا تتعارض مع البيانات حتى الآن، لكنها غير مؤكدة أيضًا. الجلسة المستقبلية O5 يجب أن تلتقط حوالي 20 حدثًا مشابهًا إذا كان التفسير صحيحًا.

سيناريو الثقوب السوداء البدائية يفسر الكتل والدوران دون قنوات فيزيائية فلكية غريبة مثل الاندماجات الهرمية في العناقيد الكثيفة. إذا كان صحيحًا، فقد تشكل الثقوب السوداء البدائية جزءًا ملحوظًا من المادة المظلمة في نطاق عشرات الكتل الشمسية. تلسكوب أينشتاين سيكون قادرًا على رؤية الاندماجات عند انزياحات حمراء z > 15، حيث لم تكن هناك ثقوب سوداء نجمية بعد. سيكون هذا اختبارًا حاسمًا.

بذور متواضعة نمت لتصبح عمالقة تحت مطر الغاز، هكذا يمكن وصف ولادة GW231123. الموجات الثقالية القادمة ستُظهر مدى قرب هذه الصورة من الواقع.