اكتشف علماء الفلك أكبر وأبعد توهج تم رصده على الإطلاق من ثقب أسود هائل. نشأ التوهج الملقب بـ “سوبرمان” على بعد 10 مليارات سنة ضوئية من الأرض، وفي ذروته، أشرق الضوء المنبعث بسطوع 10 تريليون شمس.
مصدر التوهج هو نواة مجرة نشطة، أو AGN – وهي منطقة مشرقة ومضغوطة في مركز المجرة – وهي مدعومة بثقب أسود هائل يتغذى بشكل نشط على المواد. يسقط الغاز والغبار في قرص دوار حول الثقب الأسود، ومع تحرك الحطام بسرعة أكبر، يصبح ساخنًا للغاية، ويطلق إشعاعًا مكثفًا.
فكر الباحثون في ما استهلكه الثقب الأسود العملاق لإطلاق مثل هذا التوهج القوي. وخلصوا إلى أنه من المحتمل أن يكون قد ابتلع نجمًا ضخمًا كان من الممكن أن ينهي حياته بالانفجار.
وقال ماثيو جراهام، أستاذ أبحاث علم الفلك في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا، في رسالة بالبريد الإلكتروني: “يُظهر حوالي 1 من كل 10000 AGN نوعًا من نشاط التوهج، لكن هذا متطرف جدًا لدرجة أنه يضعه في فئة خاصة به (وهو ما يقرب من 1 في المليون حدث).” جراهام هو المؤلف الرئيسي لدراسة حول الظاهرة غير المسبوقة التي نشرت يوم الثلاثاء في مجلة Nature Astronomy.
ويشير التوهج إلى وجود مجموعات غير معروفة من النجوم العملاقة بالقرب من مراكز المجرات الكبيرة، والتي تستضيف أيضًا ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة، ويلقي الضوء على التفاعلات المعقدة بين اثنين من المجرات العملاقة.
وليمة نجمية ضخمة
تم اكتشاف سوبرمان لأول مرة بواسطة مسح كاتالينا في الوقت الحقيقي العابر ومرفق زويكي العابر في مرصد بالومار في جنوب كاليفورنيا في نوفمبر 2018. يتمتع زويكي، الذي يقوم بمسح السماء ليلاً باستخدام كاميرا واسعة المجال، بسمعة طيبة في تمكين علماء الفلك من اكتشاف العابرين أو الظواهر الكونية العابرة، مثل المستعرات الأعظمية المشتعلة بسرعة.
قال جراهام: في البداية، لم يبدو الجسم غير عادي، بل كان لامعًا فقط. واعتقد فريق علماء الفلك أنه كان عبارة عن ثقب أسود هائل يطلق نفاثات نشطة من المواد عبر الكون.
وبعد خمس سنوات، قاموا بمراجعة البيانات المبكرة التي تم جمعها بواسطة مسح زويكي ولاحظوا إشارة واحدة، كان يُعتقد سابقًا أنها متوهجة، والتي تغير سطوعها بشكل مطرد. وقام الفريق بالتقاط ملاحظات متابعة باستخدام تلسكوبات أخرى مثل مرصد WM Keck في هاواي، والتي كشفت أن مصدر الضوء كان أكثر سطوعًا ونشاطًا مما كان يعتقد في البداية.
ضوء, لقد أدركوا أنها جاءت من نواة مجرة نشطة تقدر بـ 500 مليون مرة أكبر من شمسنا.
تلسكوب صامويل أوشين في مرصد بالومار بكاليفورنيا، حيث يوجد مرفق زويكي العابر. ساعد زويكي في اكتشاف التوهج القوي لـ “سوبرمان” في عام 2018. – بالومار / معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
نظر علماء الفلك في عدة أسباب محتملة وراء كون التوهج شديد السطوع، مثل انفجار نجم ضخم داخل قرص المادة المحيط بالثقب الأسود، قبل تحديد أن السبب الأكثر ترجيحًا هو حدث اضطراب المد والجزر – عندما يقترب النجم كثيرًا من ثقب أسود ويتمزق.
وقال جراهام إن التوهج مستمر، مما يعني أن الثقب الأسود لا يزال يلتهم النجم بشكل نشط، مثل “سمكة في منتصف الطريق فقط إلى مريء الحوت”.
وصل سوبرمان إلى ذروته بسطوع كان 30 مرة أكثر سطوعًا من أي توهج آخر معروف للثقب الأسود، والنجم الذي يستهلكه الثقب الأسود له كتلة أكبر بـ 30 مرة على الأقل من كتلة الشمس. تم تسجيل الرقم القياسي السابق لحدث اضطراب المد والجزر بواسطة ZTF20abrbeie، الملقب بـ “Scary Barbie”، والذي حدث عندما ابتلع ثقب أسود نجمًا يتراوح حجمه بين ثلاثة وعشرة أضعاف حجم شمسنا.
وقال الباحث المشارك في الدراسة كي إي سافيك فورد، أستاذ علم الفلك في كلية بورو أوف مانهاتن المجتمعية وباحث مشارك في قسم الفيزياء الفلكية في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي في مدينة نيويورك، في بيان: “ربما يكون هذا هو النجم الأكثر ضخامة الذي تم رؤيته على الإطلاق بواسطة ثقب أسود هائل”. “هذا مثير لأنه يخبرنا أن النجوم الضخمة يجب أن تعيش داخل وحول أقراص الغاز حول الثقوب السوداء فائقة الضخامة.”
التناظر داخل قلوب المجرات
وقال جراهام إن الفريق يواصل مراقبة التوهج أثناء تلاشيه بمرور الوقت، على الرغم من أن الوقت يمر بشكل مختلف بالقرب من الثقب الأسود مقارنةً بكيفية تجربته على الأرض.
وقال: “إنها ظاهرة تسمى تمدد الزمن الكوني بسبب تمدد المكان والزمان. فبينما ينتقل الضوء عبر الفضاء المتوسع للوصول إلينا، فإن طول موجته يمتد كما يمتد الزمن نفسه”. “سبع سنوات هنا وسنتان هناك. نحن نشاهد الحدث يتكرر بربع السرعة. “
وبما أن التوهج حدث على بعد 10 مليارات سنة ضوئية، فقد استغرق الضوء 10 مليارات سنة حتى يصل إلى الأرض. السنة الضوئية هي المسافة التي يقطعها الضوء في سنة واحدة، وهي 5.88 تريليون ميل (9.46 تريليون كيلومتر).
من خلال تمشيط بيانات زويكي واستخدام التلسكوبات الجديدة، مثل مرصد فيرا سي روبين في تشيلي، قد يكون من الممكن تحديد المزيد من هذه الأحداث النادرة، والتي توضح أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة لها بيئات ديناميكية وهي أكثر بكثير من مجرد حفر كبيرة محاطة بمواد دوامية، كما قال جراهام.
وقال فورد إن التوهجات مثل هذه تكشف عن وجود نجوم كبيرة بشكل لا يصدق بالقرب من قلوب المجرات وتسلط الضوء على بنية المجرات ذاتها.
وأشارت إلى أن “فهم النجوم الموجودة في مراكز المجرات (كم عددها، وما هي أشكالها) في مثل هذه الأوقات المبكرة من الكون، يمنحنا طريقة جديدة لدراسة تجمع المجرات بشكل عام”.
وقال الدكتور داني ميليسافليفيتش، الأستاذ المشارك في الفيزياء وعلم الفلك بجامعة بوردو، إن هذا الاكتشاف يمثل قفزة مذهلة في فهمنا لأقوى أحداث الكون. ولم يشارك ميليسافلجيفيتش في الدراسة الجديدة، لكنه بحث سابقًا في حدث “Scary Barbie”.
وكتب في رسالة بالبريد الإلكتروني: “اعتقدنا ذات مرة أن Scary Barbie كانت حالة شاذة غريبة وفريدة من نوعها، لكن هذا التوهج الجديد أكثر تطرفًا، حيث يطلق قدرًا كبيرًا من الطاقة كما لو أن الشمس بأكملها قد تحولت بالكامل إلى إشعاع كهرومغناطيسي”.
“إنها تنتمي إلى فئة ناشئة حديثًا من العبور النووي المتطرف (ENTs)، وهي ظاهرة غير مفهومة جيدًا وتتحدى نماذجنا الحالية لكيفية تفاعل الثقوب السوداء والنجوم”.
وقال أليكس فيليبينكو، أستاذ علم الفلك المتميز بجامعة كاليفورنيا في بيركلي، إن التوهج يكشف عن معلومات حول نمو الثقوب السوداء، وكيف تمزق النجوم القريبة، وكيف يمكن لطاقتها الهائلة أن تشكل المجرات المحيطة بها. لم يشارك فيليبينكو في البحث الجديد، لكن عمله أرسى أساسًا قويًا لفيزياء النوى المجرية النشطة.
وكتب في رسالة بالبريد الإلكتروني: “عندما ينفجر ثقب أسود هائل فجأة في توهج رائع، فإنه يمنح علماء الفلك مقعدًا في الصف الأمامي لبعض الفيزياء الأكثر تطرفًا في الكون”. “من خلال التقاط هذا السطوع القياسي، فتح علماء الفلك نافذة جديدة على الفيزياء المتطرفة لمراكز المجرة، حيث تصطدم النجوم والغاز والجاذبية في مختبرات الكون الأكثر عنفًا.”
قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com