أسبوع الثقب الأسود على قدم وساق في هذه المرحلة، وللاحتفال، أصدرت وكالة ناسا ملاحظات مذهلة لقلب مجرة حلزونية بعيدة، بالإضافة إلى الثقب الأسود الهائل الذي يسكن في ذلك القلب.
تم إجراء الملاحظات بواسطة بعثة التصوير والتحليل الطيفي بالأشعة السينية (XRISM)، بقيادة وكالة استكشاف الفضاء اليابانية (JAXA) بمساهمات من وكالة ناسا؛ تظهر مركز المجرة الحلزونية NGC 4151.
هذه المجرة، التي تقع على بعد حوالي 43 مليون سنة ضوئية (بالإضافة إلى ثقبها الأسود الهائل، والذي تقدر كتلته بما يعادل 20 مليون شمس) تُرى باللون الأحمر النابض بالحياة والأزرق الساطع بفضل إضافة موجات الراديو. تأتي هذه الإضافة عبر بيانات من المصفوفة الكبيرة جدًا (VLA) ومجموعة التلسكوبات إسحاق نيوتن.
ومع ذلك، هناك ما هو أكثر في ملاحظات XRISM (تنطق “الأزمة”) من قيمتها الجمالية. تمكن تلسكوب الأشعة السينية الفضائي من تمييز بصمات الحديد في نواة المجرة النشطة (AGN)، ويمكن أن يساعد ذلك في تحديد مصير المادة التي تدور حول ثقبها الأسود الوحشي.
متعلق ب: صورة للمنطقة الوسطى من المجرة الحلزونية NGC 4151 والتي تعد موطنا لثقب أسود هائل
وقال بريان ويليامز، عالم مشروع XRISM التابع لناسا في مركز جودارد لرحلات الفضاء، في بيان: “التقطت أداة Resolve التابعة لـXRISM نطاقًا تفصيليًا للمنطقة المحيطة بالثقب الأسود”. “إن القمم والانخفاضات تشبه البصمات الكيميائية التي يمكن أن تخبرنا عن العناصر الموجودة وتكشف عن أدلة حول مصير المادة عندما تقترب من الثقب الأسود.”
محرك ثقب أسود هائل
مثل جميع النوى المجرية النشطة، يضيء المحرك المركزي لـ NGC 4151 بشكل مشرق لأنه مدعوم من ثقب أسود هائل يتغذى بنشاط على المادة المحيطة.
ومع ذلك، ليست كل الثقوب السوداء الهائلة جشعة إلى هذا الحد. على سبيل المثال، يتمتع برج القوس A* (Sgr A*) الموجود في قلب مجرتنا، درب التبانة، بنظام غذائي متناثر لدرجة أنه لو كان إنسانًا، لعاش بحوالي حبة أرز واحدة كل مليون سنة.
من ناحية أخرى، بالنسبة للنوى المجرية النشطة، يشكل الغاز والغبار الذي يغذي الثقب الأسود العملاق سحابة مسطحة، تسمى القرص التراكمي، حول الثقب الأسود نفسه. تولد الجاذبية الهائلة للثقب الأسود أيضًا قوى مد وجزر مكثفة في هذا القرص المتنامي، مما يؤدي إلى تسخين القرص ويجعله يتوهج بشكل ساطع.
بالإضافة إلى ذلك، فإن المادة التي لا تقع في فم الثقب الأسود الوحشي يمكن أن يتم توجيهها نحو أقطاب الجسم عن طريق مجالات مغناطيسية قوية تعمل على تسريع هذه الجسيمات إلى سرعات قريبة من الضوء، مما يؤدي إلى إطلاقها على شكل نفاثات مزدوجة، واحدة من كل قطب. يصاحب هذا الوضع انفجار من الإشعاع الكهرومغناطيسي، والذي عندما يقترن بالانبعاثات الصادرة عن القرص المتنامي، غالبًا ما يجعل النوى المجرية النشطة أكثر سطوعًا من الضوء المشترك لكل نجم في المجرة المحيطة بها.
إن النوى النشطة النشطة في NGC 4151 مشرقة بشكل خاص، حتى بالنسبة لمثل هذه المنطقة النشطة من المجرة، وتظهر مستوى عال من التباين. هذا، بالإضافة إلى حقيقة أنه يقع في قلب واحدة من أقرب المجرات النشطة المعروفة، يجعل الثقب الأسود في NGC 4151 موضوعًا مثاليًا للدراسة.
وقد تم فحص النوى النشطة سابقًا بواسطة تلسكوب هابل الفضائي ومرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا، في محاولة لمعرفة المزيد عن التفاعل بين الثقب الأسود الهائل والمناطق المحيطة به. إن فهم ديناميكيات هذين الأمرين يمكن أن يكشف كيف يؤثر نمو هؤلاء العمالقة الكونيين على نمو المجرات المحيطة بهم.
يقوم XRISM بحساب السعرات الحرارية
تتمتع XRISM بميزة خاصة على Hubble عندما يتعلق الأمر بدراسة AGN في NGC 4151. تصادف أن هذه المجرة مشرقة بشكل غير عادي في الأشعة السينية المحددة التي يتمتع XRISM بمهارة في دراستها.
وباستخدام أداة Resolve الخاصة بها، والتي تدرس الكون باستخدام 36 بكسل فقط، تمكنت XRISM من إعادة بناء طيف الضوء القادم من المجرات المجرية النشطة. ولأن العناصر والمركبات الكيميائية تمتص الضوء وتبعثه بأطوال موجية مميزة، فإنها تترك “بصماتها” في مثل هذه الأطياف. من المؤكد أنه في طيف الحل من قلب NGC 4151، تمكن العلماء من تحديد الطاقات المرتبطة بذروة AGN أسفل خط الانبعاث المميز المرتبط بعنصر الحديد.
افترض العلماء أن غالبية قوة النوى المجرية النشطة تظهر من خلال الأشعة السينية التي تنشأ من مناطق المادة الساخنة والمشتعلة الموجودة في القرص التراكمي بالقرب من الثقب الأسود المركزي. عندما تنعكس هذه الأشعة السينية عن المناطق الباردة والأكثر كثافة لنفس السحابة الدوامة من المادة، يُعتقد أنها تسبب توهج الحديد في تلك المناطق، وهو ما يفسر هذا الاكتشاف بالفعل.
وهذا يعني أن اكتشاف الحديد وقمة الأشعة السينية حول هذا الثقب الأسود الهائل يرسم صورة أوضح للظواهر الموجودة في مثل هذه الأقراص والبقع المتفجرة.
ويُظهر الطيف الصادر عن النوى المجرية النشطة الموجودة في قلب NGC 4151 أيضًا خطوط امتصاص مميزة للحديد في المناطق المحيطة به. يبدو أن الحديد يمتص ولا ينبعث في هذه المناطق لأنها أكثر برودة من البقع المشتعلة في قرص التراكم بالقرب من الثقب الأسود.
كل هذا الإشعاع أكثر طاقة بنحو 2500 مرة من الضوء في المنطقة المرئية من الطيف الكهرومغناطيسي، وهو النوع الوحيد من الضوء الذي تطورت أعيننا لرؤيته.
قصص ذات الصلة:
– كيف تصبح بعض الثقوب السوداء كبيرة جدًا؟ قد يكون لدى تلسكوب جيمس ويب الفضائي إجابة
– ألمع نجم زائف على الإطلاق يستمد طاقته من ثقب أسود يلتهم “شمسًا يوميًا”
– محطم الأرقام القياسية! الثقب الأسود الأكثر وحشية في درب التبانة من حيث الكتلة النجمية هو عملاق نائم يتربص بالقرب من الأرض (فيديو)
على الرغم من أن هذه النتيجة المحددة من XRISM تركز على الحديد، إلا أن هذا ليس العنصر الوحيد الذي يستطيع تلسكوب الأشعة السينية تمييزه بأي حال من الأحوال. يمكن للقمر الصناعي أيضًا اكتشاف عناصر الكبريت والكالسيوم والأرجون وغيرها في النوى المجرية النشطة (وكذلك الأجرام السماوية الأخرى) اعتمادًا على المصدر.
يمكن لكل عنصر من هذه العناصر أن يخبر العلماء جانبًا مختلفًا من قصص الأجرام السماوية التي تحيط بها، أو حتى التي تؤلفها. وهذا يجعل من XRISM أداة حيوية في مستقبل علم الفلك والجهود المبذولة لفك تشفير السماء بالأشعة السينية.