ال ثقب أسود عملاق في وسط لدينا مجرة درب التبانة يدور بسرعة كبيرة لدرجة أنه يحرف الزمكان إلى شكل بيضاوي يذكرنا بكرة القدم الأمريكية (أو كرة الرجبي لأي قارئ غير أمريكي!). وتأتي هذه النتيجة من دراسة متأنية لعمليات رصد الراديو والأشعة السينية.
وفق البرت اينشتاين‘س النظرية النسبية العامةعندما يدور جسم ضخم، يمكنه سحب الزمكان معه. وتسمى هذه الظاهرة “سحب الإطار“، وحتى الغزل لدينا أرض وقد لوحظ أنه يشوه الزمكان في المناطق المجاورة له. ومع ذلك، فإن التأثير يكون أكثر وضوحًا بالنسبة للأجسام الضخمة للغاية، والمعروفة أيضًا باسم الثقوب السوداء فائقة الكتلة والتي تكون أكبر بملايين أو حتى مليارات المرات. ضخمة من شمسنا. وكلما دار هذا الجسم الضخم بسرعة أكبر، كلما تسطح الزمكان حوله، وبالتالي يتخذ هذا الشكل البيضاوي.
ومع ذلك، فإن معدل دوران الثقب الأسود في مجرتنا الذي تبلغ كتلته 4.1 مليون كتلة شمسية، والذي يسمى القوس أ* أو الرامي أ* باختصار، كان من الصعب تحديد. وقد تباينت معظم التقديرات على نطاق واسع. قامت مجموعة من علماء الفلك، بقيادة روث دالي من جامعة ولاية بنسلفانيا، بتطبيق إجراء يسمى “طريقة التدفق الخارجي” للحصول على قياس للسرعة الزاوية للقوس A* – أي عدد المرات التي يدور فيها في الثانية.
متعلق ب: يرصد Event Horizon Telescope نفاثات تنفجر من ثقب أسود هائل قريب
يُطلق على طريقة التدفق الخارجي اسم حرفي تمامًا، فهي تقيس كيفية تدفق المواد بعيدًا عن الثقب الأسود، وهو ما قد يبدو للوهلة الأولى غير بديهي لأن الثقوب السوداء معروفة أكثر بسحب المواد إلى الداخل. ومع ذلك، يمكن أن يأتي التدفق الخارجي من الثقب الأسود شكل نفاثة من المادة موازية مغناطيسيًا تنبعث منها موجات راديو غزيرة. وفي الوقت نفسه، فإن كتل البلازما الساخنة (الغاز المتأين) المنتجة في قرص المادة حول الثقب الأسود، والتي يمكن أن تنجرف بعيدًا، تكون ساخنة بدرجة كافية لتشع في الأشعة السينية. تتشكل هذه الكتل، التي تسمى البلازمويدات، بكفاءة أكبر عندما يدور الثقب الأسود بسرعة، لأن سحب الإطار الناتج يضخم المجال المغناطيسي للثقب الأسود ويشده مثل حزام أقرب إلى محيط الثقب الأسود. وهذا بدوره يخلق ظروفًا مكثفة مغناطيسيًا أكثر ملاءمة لتكوين البلازمويد.
لذلك، من خلال العودة إلى الملاحظات الأرشيفية التي قام بها الرقيب أ* مع كارل جي يانسكي مصفوفة كبيرة جدًا التلسكوبات الراديوية ووكالة ناسا مرصد شاندرا للأشعة السينية، قام فريق دالي بقياس السرعة الزاوية للقوس A* لتكون 60% من القيمة القصوى الممكنة، والتي تم تحديدها بواسطة سرعة الضوء. بمعنى آخر، يدور Sgr A* بسرعة كبيرة، بسرعة كافية لتشويه الزمكان إلى شكل بيضاوي مسطح.
وقال دالي في مقال: “قد يساعد عملنا في حل مسألة مدى سرعة دوران الثقب الأسود الهائل في مجرتنا”. إفادة. “تشير نتائجنا إلى أن القوس A* يدور بسرعة كبيرة، وهو أمر مثير للاهتمام وله آثار بعيدة المدى.”
تتعلق هذه الآثار بالنشاط الماضي والمستقبلي المحتمل للقوس أ*. كلما دار الثقب الأسود بشكل أسرع، زادت قوة نفاثات الإشعاع المتوازية التي ينبعث منها عندما يتم كنس الجسيمات الموجودة في القرص الساخن للمادة التي تدور حول الثقب الأسود ونفثها. في الوقت الحالي، بالكاد يكون الرامي A* نشطًا، لكن سقوط سحابة غازية أو نجم مؤسف يمكن أن يزود طائراته بالوقود. والدليل على أن هذا قد حدث في الماضي يأتي مما يسمى فقاعات فيرمي، وهما عبارة عن هيكلين ضخمين من مادة تنبعث منها أشعة جاما تمتد فوق وتحت مستوى مجرتنا، وتمتد على مسافة 50000 سنة ضوئية في المجموع وتتمركز حول القوس A*. يُعتقد أن فقاعات فيرمي هي بقايا نفاثات قوية انطلقت من الثقب الأسود، لكن مثل هذه النفاثات القوية لا يمكن أن تنشأ إلا إذا كان القوس A* يدور بسرعة.
إن الهياكل مثل فقاعات فيرمي قادرة على استخراج الغاز من المجرة، والتمرير من خلال المواد المكونة للنجوم مثل محراث الثلج.
قصص ذات الصلة:
— علماء الفلك يشهدون 18 ثقبًا أسودًا مفترسًا تمزق النجوم وتلتهمها
– صورة الأشعة السينية للكون تكشف ما يقرب من مليون جسم عالي الطاقة: “هذه أرقام مذهلة”
– هل يوجد ثقب أسود عالق داخل الشمس؟ لا، ولكن هذا هو سبب تساؤل العلماء
وقالت ميغان دوناهو من جامعة ولاية ميشيغان في نفس البيان الصحفي: “يمكن للنفاثات التي يتم تشغيلها وموازاتها بواسطة الثقب الأسود المركزي الدوار للمجرة أن تؤثر بشكل عميق على إمدادات الغاز لمجرة بأكملها، مما يؤثر على مدى سرعة تشكل النجوم وحتى ما إذا كانت يمكن أن تتشكل”. “تُظهر فقاعات فيرمي التي شوهدت في الأشعة السينية وأشعة جاما حول الثقب الأسود في درب التبانة أن الثقب الأسود ربما كان نشطًا في الماضي. ويُعد قياس دوران ثقبنا الأسود اختبارًا مهمًا لهذا السيناريو.”
ونشرت النتائج في عدد يناير 2024 من المجلة الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.