ربما وجد العلماء أدلة على أن الثقوب السوداء مصاصة الدماء التي تتغذى على نجومها الضحية – ما يسمى بالكوازارات الدقيقة – هي مسرعات الجسيمات الكونية المسؤولة عن الأشعة الكونية الغامضة عالية الطاقة التي نراها تقصف الأرض.
توجد هذه الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية في أنظمة ثنائية مع نجم عملاق تجرد منه المواد بجشع. يتم بعد ذلك توجيه بعض هذه المادة النجمية نحو قطبي الثقب الأسود، حيث يتم إطلاقها لاحقًا في نفاثات نسبية عالية السرعة. حصلت النجوم الزائفة الدقيقة على اسمها لأنها تشبه النجوم الزائفة، التي تستمد طاقتها من ثقوب سوداء عملاقة فائقة الكتلة تتغذى على المواد المحيطة بها، ولكنها ليست بنفس القدر من التطرف.
تم اكتشافها لأول مرة في عام 1912، ويمكن للأشعة الكونية أن تضرب كوكبنا بطاقة مذهلة تصل إلى 10²⁰ إلكترون فولت (eV). وهذا أكثر نشاطًا بكثير من الجسيمات المتسارعة في مصادم هاردون الكبير، وهو أكبر وأقوى معجل للجسيمات على الأرض.
ولتحقيق هذه الغاية، تم اقتراح المستعرات الأعظم والكوازارات الدقيقة كمسرعات قوية للجسيمات الكونية في عالمنا. ولذلك يعتقد العلماء أن هذه الظواهر يمكن أن تكون مسؤولة عن تلك الأشعة الكونية عالية الطاقة. لكن الأدلة على أن النجوم الزائفة الدقيقة تعمل على تسريع الجسيمات إلى مثل هذه الطاقات العالية كانت نادرة، حتى الآن.
متعلق ب: قد يتغذى “مصاصو الدماء النجميون” على النجوم المخفية في أنظمتهم
قام الفريق بالربط بين الأشعة الكونية والكوازارات الدقيقة عندما استخدموا النظام المجسم عالي الطاقة (HESS) للكشف عن أشعة غاما عالية الطاقة للغاية القادمة من نفاثات أقوى الكوازارات الدقيقة في درب التبانة. يدعى SS 433.
يتم إنشاء أشعة جاما هذه عندما تصطدم نفاثات SS 433 بالمادة المحيطة، مما يخلق جبهة صدمة تعمل على تسريع الإلكترونات إلى سرعات كبيرة بما يكفي لحساب الجسيمات التي نشاهدها في الأشعة الكونية عالية الطاقة.
“ستكون آلية التسارع مشابهة لتلك الموجودة في بقايا المستعر الأعظم، على الرغم من أن الصدمات في نفاثات SS 433 أسرع من صدمات بقايا المستعر الأعظم ويمكنها تسريع الجسيمات إلى طاقات أعلى،” فالنتي بوش رامون، أستاذ مشارك في جامعة برشلونة، كتب في ورقة وجهات نظر تناقش البحث المنشور في مجلة العلوم. “إن الفوتونات النشطة للغاية التي تم اكتشافها من النفاثات واسعة النطاق لـ SS 433 هي مؤشر غير مباشر على أنه لا ينبغي إهمال هذه الأنواع من الأجسام عند محاولة تفسير النوى الأكثر نشاطًا في الأشعة الكونية المجرية.”
خروف البحر الكوني
كان SS 433 في الواقع أول ميكروكوازار يتم اكتشافه على الإطلاق؛ تم الكشف عن وجودها لأول مرة في عام 1975. وقد أطلق عليها اسم “SS 433” بعد إدراجها في كتالوج الأجرام السماوية لعام 1977، ثم ارتفعت إلى الشهرة عندما أطلق عليها مؤلف الخيال العلمي آرثر سي كلارك اسم “عجائب الدنيا السبع”. عالم.”
يقع SS 433 في قلب حطام المستعر الأعظم المسمى W50، والذي يقع على بعد حوالي 18000 سنة ضوئية من الأرض ويلقب بـ “سديم خروف البحر”. كشفت عقود من الدراسة المكثفة أن SS 433 يتكون من ثقب أسود كتلته حوالي 10 إلى 15 مرة كتلة الشمس، ونجم أبيض عملاق. ويفصل بين الاثنين حوالي 15 مليون ميل، ويدوران حول بعضهما البعض مرة واحدة كل 13 يومًا أرضيًا.
مع عدم وجود أكثر من ثلث المسافة بين عطارد والشمس بين شاغلي SS 433، يمكن لجاذبية الثقب الأسود الهائلة تجريد الطبقات الخارجية لرفيقه النجمي. تشكل هذه المادة المجردة قرصًا متراكمًا حول الثقب الأسود، بينما يتم تغذية بعض منها فعليًا إلى الثقب الأسود. يتم توجيه أجزاء أخرى من المادة إلى أقطاب الثقب الأسود عبر مجالات مغناطيسية قوية. ومن هناك، يتم إطلاق المادة القمعية بسرعة تبلغ حوالي 26% من سرعة الضوء.
تدور هذه النفاثات في نمط يشبه المفتاح وهي قوية جدًا لدرجة أنها تشكل W50.
تم إنشاء حطام المستعر الأعظم W50 عندما انفجر نجم ضخم قبل حوالي 20 ألف سنة من الطريقة التي نراه بها اليوم. لقد خلق الميكروفوازار الموجود بداخله انتفاخين أو “حدبات” تجعل W50 يتخذ شكل خروف البحر الكوني الضخم، ومن هنا لقبه الملون.
يمكن رؤية نفاثات SS 433 في موجات الراديو الممتدة لحوالي سنة ضوئية واحدة من جانبي مصدرها. وفي نهاية المطاف، تفقد الطاقة وتخفت إلى درجة أنها لم تعد مرئية. ولكن من الغريب أن تظهر هذه التدفقات النسبية مرة أخرى فجأة في ضوء الأشعة السينية عالي الطاقة على بعد حوالي 75 سنة ضوئية من أصل الميكروفوازار.
يشير هذا، كما يقول الفريق، إلى أن شيئًا ما داخل كل تدفق يعمل على تسريع الجسيمات إلى طاقات أعلى، وبالتالي سرعات أكبر مما كانت عليه عندما تم إطلاقها من حول الثقب الأسود.
وباستخدام التلسكوبات الخمسة الموجودة في ناميبيا والتي تشكل HESS، قام العلماء بالتحقيق في هذه النفاثات الغريبة من SS 433 في ضوء أشعة جاما، ووجدوا أن أشعة جاما الأكثر نشاطًا تنشأ بعيدًا عن النظام الثنائي.
ووجد الفريق أن أفضل تفسير لذلك هو أن الإلكترونات عالية السرعة والمتسارعة بالصدمة تبعثر جزيئات الضوء تحت الحمراء وتحولها إلى أشعة غاما.
تشير أشعة جاما ذات الطاقة العالية الموجودة بعيدًا عن الثقب الأسود المغذي إلى نقطتين، على بعد حوالي 75 سنة ضوئية من الثنائي المركزي لـ SS 433، حيث تعيد الصدمات تشكيل النفاثات مرة أخرى إلى عمود ضيق وتعطي الجسيمات المرتبطة دفعة من الطاقة.
وهذا ما يفسر أيضًا عودة ظهور النفاثات في الأشعة السينية: حيث تنتج الإلكترونات المتسارعة انبعاثات الأشعة السينية.
وقالت لورا أوليفيرا نيتو، قائدة الفريق والعالمة في معهد ماكس بلانك لفيزياء كيرنفيزيك، في بيان: “هذه هي أول مراقبة على الإطلاق للتشكل المعتمد على الطاقة في انبعاث أشعة جاما لطائرة فيزيائية فلكية”. “لقد حيرنا في البداية هذه النتائج. إن تركيز مثل هذه الفوتونات عالية الطاقة في مواقع ظهور نفاثات الأشعة السينية يعني أنه يجب أن يحدث تسارع فعال للجسيمات هناك، وهو أمر لم يكن متوقعا.”
لا تزال هناك ألغاز تحيط بهذا الميكروفوازار المثير للاهتمام، وسيسعى الفريق الآن إلى حلها. وسيشمل ذلك اكتشاف ما تضربه الطائرات لإحداث هذه الصدمات بعيدًا عن النظام الثنائي الذي أطلقها.
وقال أوليفيرا نيتو: “ما زلنا لا نملك نموذجًا يمكنه تفسير جميع خصائص الطائرة بشكل موحد، حيث لم يتنبأ أي نموذج حتى الآن بهذه الميزة”.
سيحاول الفريق أيضًا تطبيق ما تعلموه عن نفاثات النجوم الزائفة الدقيقة على النفاثات الخارجة من النجوم الزائفة فائقة الكتلة والتي تعمل بالطاقة من خلال الثقب الأسود.
قصص ذات الصلة:
– نجم نيوتروني “بطيء” غريب يتحدى نظرياتنا حول النجوم الميتة
— تلسكوب جيمس ويب الفضائي يرصد تصادمًا عنيفًا بين النجوم النيوترونية
– اكتشف العلماء نجمًا نيوترونيًا “مشوشًا” طمس كويكبًا، ثم أطلق انفجارًا رائعًا
بالإضافة إلى ذلك، على الرغم من أنها تشير إلى مصدر للأشعة الكونية عالية الطاقة، إلا أن هذه النتائج لا تغلق بعد كتاب اللغز الكوني الذي يعود تاريخه إلى قرن من الزمان.
كتب بوش رامون: “لا يمكن أن يكون SS 433 مصدرًا لبروتونات الأشعة الكونية النشطة جدًا، بيتا إلكترون فولت، المكتشفة على الأرض، لأن المصدر صغير جدًا بحيث لا تتمكن جزيئاته من الوصول إلى الأرض بمجرد الهروب من المصدر”. “ومع ذلك، فإن النجوم الزائفة الدقيقة الأقرب والأطول عمرًا، حتى لو كانت أضعف ويصعب اكتشافها بشكل فردي، يمكن أن تساهم بشكل لا يستهان به في الأشعة الكونية بيتا إلكترون فولت المحلية.”
نُشر بحث الفريق يوم الخميس 25 يناير في مجلة Science.