اكتشف علماء الفلك واحدة من أقوى انفجارات الثقوب السوداء على الإطلاق، وقد شكل هذا الانفجار الهائل، الذي حدث قبل 4 مليارات سنة تقريبًا، نمطًا من النجوم في مجموعات تشبه المجوهرات.
تزين القلادة المرصعة بالنجوم مجموعة ضخمة مكونة من مئات المجرات تسمى SDSS J1531؛ يقع هذا الجسم على بعد حوالي 3.8 مليار سنة ضوئية من الأرض. يستضيف العنقود المجري أيضًا خزانًا كبيرًا من الغاز الساخن، وفي قلبه، هناك اثنتان من أكبر المجرات في طور الاندماج في مجرة واحدة. من المحتمل أن الانفجارات التي التقطها العلماء قد نشأت من ثقب أسود هائل في إحدى تلك المجرات المتصادمة.
وبينما تواصل هذه المجرات مسارها نحو الاصطدام ببعضها البعض، تمكن العلماء من تكوين سلسلة على شكل حرف S مكونة من 19 عنقود نجمي ضخم يسمى “العناقيد النجمية الفائقة”.
للتحقيق في تكوين سلسلة العنقود الفائق، لجأ علماء الفلك من جميع أنحاء العالم إلى ثروة من البيانات المرتبطة بالطيف الكهرومغناطيسي، بما في ذلك بيانات الموجات الراديوية من التلسكوب الراديوي منخفض التردد (LOFAR)، وبيانات الضوء المرئي والأشعة السينية. تم جمعها بواسطة مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا. إن فهم تشكيل هذه الميزة المذهلة يمكن أن يؤدي إلى صورة أفضل لكيفية تشكيل الثقوب السوداء الهائلة للبيئات المحيطة بها.
يقول تيموثي ديفيس، عضو فريق البحث والعالم في جامعة كارديف: “من المتوقع أن تكون انفجارات الثقب الأسود، مثل تلك التي ساعدت في تكوين العناقيد المجرية الفائقة في SDSS J1531، مهمة جدًا في الحفاظ على الغاز الموجود في مجموعات المجرات ساخنًا”. قال في بيان. “إن العثور على مثل هذا الدليل الواضح على هذه العملية المستمرة يسمح لنا بفهم تأثير الثقوب السوداء الضخمة على بيئاتها.”
متعلق ب: ألمع نجم زائف على الإطلاق يستمد طاقته من ثقب أسود يلتهم “شمسًا يوميًا”
من غير المحتمل الجواهريون السماويون
يُعتقد أن الثقوب السوداء الهائلة التي تبلغ كتلتها ملايين، أو حتى مليارات المرات، كتلة الشمس، تتواجد في قلوب جميع المجرات الكبيرة.
في حين أن العديد من هذه الوحوش الكونية تكمن بهدوء، مثل القوس A* (Sgr A*) الذي يقع في قلب درب التبانة، فإن البعض الآخر يتغذى بشراهة على الغاز والغبار وحتى النجوم من حولهم. تُعد هذه الثقوب السوداء الهائلة جزءًا مما يُعرف باسم النوى المجرية النشطة (AGN)، وهي محاطة بأقراص من الغاز والغبار التي تغذيها. تسمى هذه الأقراص أقراص التراكم. تخلق تأثيرات الجاذبية الهائلة لهذه الثقوب السوداء التي تغذيها بنشاط ظروفًا مضطربة في أقراص التراكم الخاصة بها، مما يؤدي إلى توهج البيئة بشكل ساطع.
بالإضافة إلى ذلك، فإن أي مادة لا تسقط في الثقب الأسود الهائل يتم توجيهها إلى قطبي العملاق الكوني بواسطة مجالات مغناطيسية قوية. هنا، تتسارع هذه الجسيمات المشحونة إلى سرعات تقترب من سرعة الضوء، وتنفجر على شكل نفاثات نسبية عالية التوازي من كلا قطبي الثقب الأسود. عادة ما يكون هذا الانفجار مصحوبًا بانفجار من الإشعاع الكهرومغناطيسي عبر مجموعة من الأطوال الموجية للضوء.
ونتيجة لذلك، غالبًا ما تكون النوى المجرية النشطة والكوازارات المرتبطة بها شديدة السطوع لدرجة أنها تتفوق على الضوء المشترك لكل نجم في المجرات المحيطة بها.
بينما تندفع الدفقة التي تندلع من إحدى المجرات العملاقة في قلب SDSS J1531 إلى الخارج، يقول الفريق إنها تقذف الغاز الساخن بعيدًا عن الثقب الأسود. ويعتقد الفريق الذي يقف وراء هذا البحث أن مثل هذا النشاط خلق تجويفًا عملاقًا حول الفراغ.
وقال قائد الفريق والباحث في مركز هارفارد للفيزياء الفلكية أوساس أوموروي في البيان: “نحن ننظر بالفعل إلى هذا النظام كما كان موجودًا قبل أربعة مليارات سنة، أي بعد وقت قصير من تشكل الأرض”. “يخبرنا هذا التجويف القديم، وهو أحفورة للثقب الأسود، عن حدث رئيسي حدث قبل ما يقرب من 200 مليون سنة في تاريخ العنقود”.
أثناء إعادة بناء هذا التسلسل العنيف للأحداث مع تشاندرا، قام أوموروي وزملاؤه بتتبع حركات الغاز الكثيف بالقرب من قلب SDSS J1531. وكشف هذا عن “أجنحة” مشرقة للأشعة السينية عند حافة التجويف. كشفت بيانات الموجات الراديوية الصادرة عن LOFAR للفريق عن بقايا جسيمات نشطة مرتبطة بالنفث البركاني، وهو الدليل “المدخن” على هذا الثوران القديم القوي.
وقال ديفيس: “من الواضح أن هذا النظام يحتوي على ثقب أسود نشط للغاية، والذي يثور بشكل متكرر ويؤثر بقوة على الغاز المحيط به”. “هنا، نكتشف الدليل القاطع ونرى تأثيره مرة واحدة.”
تعد طاقة انفجار هذه الطائرة واحدة من أعلى المستويات المسجلة على الإطلاق، وأوضح أومورويي في مدونة لجامعة هارفارد أن الطائرة أطلقت طاقة أكبر بمقدار 100000 تريليون مرة من الطاقة التي تطلقها الشمس طوال حياتها بأكملها.
وتابعت: “مع انتشار الطائرة عبر الفضاء، قامت بتشكيل فقاعة عملاقة في غاز التبريد، مما أدى إلى رفع المواد المحيطة بها وتشتيتها”. “على الرغم من حدوثه منذ ما يقرب من 200 مليون سنة، إلا أن إرث الانفجار لا يزال قائما. فقد برد الغاز المتصاعد سابقًا وينجذب مرة أخرى نحو مركز العنقود، ويوفر الوقود الطازج لتشكيل النجوم الشابة “الخرز على خيط”. “.
وأضاف أومورويي أنه على الرغم من أن اكتشاف هذا التدفق القوي كان مفاجئًا في حد ذاته، إلا أن أحد أكثر الأشياء الرائعة حول هذه الملاحظة هو حقيقة أن الكتلة الكلية ظلت مستقرة.
قصص ذات الصلة:
– يُطلق الثقب الأسود العملاق للمجرة M87 نفاثات بسرعة الضوء تقريبًا
– الثقب الأسود مصاص الدماء هو “مسرع الجسيمات الكونية” الذي قد يحل لغزًا طويل الأمد في علم الفلك
– أول ثقب أسود تم تصويره على الإطلاق من قبل البشر يحتوي على مجالات مغناطيسية ملتوية والعلماء يشعرون بسعادة غامرة
وما لم يكتشفه الفريق بعد هو دليل على وجود الدفقة القوية الثانية التي كانت ستندلع في الاتجاه المعاكس ومن القطب الآخر للثقب الأسود الهائل. ويعتقد الباحثون أنه يمكن العثور على دليل على هذا التوأم النفاث في انبعاثات الأشعة السينية والموجات الراديوية مع مزيد من البحث.
وخلص أوموروي إلى القول: “نعتقد أن الأدلة التي لدينا على هذا الثوران الضخم قوية، ولكن المزيد من الملاحظات مع تشاندرا ولوفار من شأنها أن تحسم القضية”. “نأمل أن نعرف المزيد عن أصل التجويف الذي اكتشفناه بالفعل وأن نجد التجويف المتوقع على الجانب الآخر من الثقب الأسود.”
تم نشر بحث الفريق على مستودع الأوراق arXiv وتم قبوله للنشر في مجلة الفيزياء الفلكية.