اكتشف علماء الفلك ثقبًا أسود هائلًا يتسبب في نوبة غضب على نطاق المجرة بينما يتغذى، مجازيًا “يقلب الطاولة” ويقطع إمدادات الغاز عن مجرته الأم اللازمة لولادة النجوم.
يأتي سلوك قلب الطاولة على شكل رياح فائقة السرعة تنبثق من الثقب الأسود الهائل الذي يقع في مجرة متوسطة الحجم. سُميت المجرة ماركاريان 817 (Mrk 817) وتقع على بعد 430 مليون سنة ضوئية في كوكبة دراكو؛ تم اكتشاف الوضع الحالي بواسطة تلسكوب XMM-Newton الفضائي التابع لوكالة الفضاء الأوروبية (ESA).
يُعتقد أن الثقوب السوداء الهائلة التي تبلغ كتلتها ملايين، أو حتى مليارات المرات، كتلة الشمس، تسكن قلوب جميع المجرات. ومع ذلك، في بعض الحالات، تكون هذه العمالقة الكونية محاطة بأقراص من الغاز والغبار تسمى “أقراص التراكم” التي “تغذيها”.
عندما يكون الأمر كذلك، فإن الجاذبية الهائلة لهذه الثقوب السوداء تؤدي إلى تسخين المادة الغازية والمتربة، مما يؤدي إلى توهجها. بالإضافة إلى ذلك، تقوم المجالات المغناطيسية القوية بتوجيه المادة التي لا ينتهي بها الأمر بالسقوط إلى الثقب الأسود إلى قطبيه، حيث تنفجر المادة بسرعات قريبة من الضوء. ونتيجة لهذا النشاط المضطرب، يمكن لهذه المناطق، المعروفة باسم “النوى المجرية النشطة”، أو AGNs، أن تتفوق في كثير من الأحيان على الضوء المشترك لكل نجم في المجرات المحيطة بها.
متعلق ب: يشهد علماء الفلك 18 ثقبًا أسودًا مفترسًا تمزق النجوم وتلتهمها
في بعض الحالات، تُظهِر الثقوب السوداء فائقة الكتلة التي تزودها بالطاقة المجرية سلوكًا أكثر تطرفًا، حيث تقلب مائدة العشاء الكونية بأكملها عن طريق قذف الغاز في الأقراص المتراكمة المحيطة بها إلى الخارج في كل اتجاه. وينتج عن هذا “رياح الثقب الأسود فائقة السرعة”.
عندما يحدث هذا، لا يحرم الثقب الأسود الذي يسبب نوبة غضب نفسه من الغاز ليتغذى عليه فحسب، بل يدفع الغاز أيضًا بعيدًا عن مجرته المضيفة، مما يوقف ولادة النجوم في منطقة شاسعة.
في السابق، لم ير علماء الفلك سوى رياح الثقب الأسود فائقة السرعة قادمة من نوى مجرية نشطة للغاية والتي تغذي الثقوب السوداء بشراسة.
“هذه هي المرة الأولى التي نرى فيها رياحًا فائقة السرعة تنطلق من قرص نوى المجرة النشطة (AGN) حول ثقب أسود هائل يتراكم بمعدل أقل بكثير من المعدل الذي نتوقع به تنشيط مثل هذه الرياح.” صرح إلياس كمون، عضو الفريق وزميل ما بعد الدكتوراه في جامعة سابينزا في روما، لموقع Space.com.
قبل هذا الاكتشاف، قال كمون، كان من المقبول عمومًا أن توليد رياح فائقة السرعة حدث فقط في الحلقات التي أظهرت تصاعد الغاز إلى أسفل الثقب الأسود الهائل بمعدل مرتفع جدًا.
وتابع: “في هذا النظام، يتم إطلاق كمية كبيرة من الطاقة وإشعاعها بعيدًا، وهو عامل رئيسي في دفع الرياح القرصية”. “أظهرت عدة أدلة أن نشاط الثقوب السوداء المركزية يلعب دورًا رئيسيًا في إعادة تشكيل المجرة المضيفة والتأثير على تطورها، وهو ما نسميه ردود الفعل AGN. ومع ذلك، فإن الظروف التي يمكن فيها تحفيز هذه ردود الفعل لا تزال غير واضحة تمامًا.
“إن اكتشاف الرياح فائقة السرعة في مصدر متراكم بشكل معتدل سيجعلنا نعيد النظر في الطريقة التي نتصور بها الرياح في النوى المجرية النشطة.”
صمت الثقب الأسود قبل أن يقلب الطاولة
أبلغ السيد Mrk 817 علماء الفلك بأن شيئًا مثيرًا كان يلوح في الأفق عندما أصبحت المجرة المجرية النشطة هادئة للغاية. عادةً، تتوقع أن يصدر ضوءًا عالي الطاقة، مثل الأشعة السينية.
رصدت ميراندا زاك، طالبة الدراسات العليا في جامعة ميشيغان ورئيسة الفريق، لأول مرة الانقطاع الغريب في مرصد سويفت التابع لناسا، ثم تابعته لاحقًا باستخدام مرصد XMM-Newton الأكثر حساسية. في النهاية، وجد زاك أن الرياح فائقة السرعة الخارجة من القرص التراكمي في قلب Mrk 817 كانت تمتص الأشعة السينية، وتغطي بشكل فعال أي إشارات تنبعث من الثقب الأسود المركزي الهائل.
بعد ذلك، أظهر تحليل إضافي للأشعة السينية الصادرة عن AGN أن المنطقة الوسطى من Mrk 817 لم تكن ترسل نفخة واحدة من الغاز فحسب، بل كانت تهب عاصفة كبيرة عبر قرص التراكم. ووفقًا لملاحظاتهم، لا يزال بإمكانهم رؤية ذلك. يمكن أن تستمر هذه الرياح عدة مئات من الأيام وتتكون من ثلاثة مكونات متميزة على الأقل، يتحرك كل منها بسرعة جزء من سرعة الضوء.
وقال كمون: “لم يكن من المتوقع على الإطلاق تحديد الرياح القرصية في الثقوب السوداء الهائلة التي تتراكم بمعدلات طبيعية مثل Mrk 817”. “من المفترض أن تكون مرحلة معدل التراكم المرتفع مرحلة قصيرة في حياة الثقب الأسود الهائل. على العكس من ذلك، يمكن أن تستمر مرحلة التراكم في Mrk 817 لفترة أطول بكثير بفضل معدلها المعتدل.”
وأضاف أن هذا له نتيجتان رئيسيتان لفهمنا لتغذية الثقوب السوداء فائقة الكتلة، بالإضافة إلى النوى المجرية النشطة التي تزودها بالطاقة.
أولًا، هذا يعني أنه حتى الثقوب السوداء فائقة الكتلة التي تتغذى بشكل طفيف يمكنها أن تطرد رياحًا قوية بما يكفي لإعادة تشكيل المجرات المضيفة لها؛ يبدو أيضًا أن لديهم عمرًا طويلًا بما يكفي للسماح بمثل هذه الإجراءات.
ثانيًا، إذا كان من الممكن أن تنشأ رياح فائقة السرعة من المناطق المحيطة بالثقوب السوداء المتراكمة بشكل معتدل، فمن المحتمل أن تكون هذه الرياح أكثر شيوعًا مما يظنه علماء الفلك حاليًا. وبالتالي، يعتقد العلماء أن هذه الرياح ربما شكلت العديد من المجرات المختلفة، بما في ذلك بعض المجرات التي نعرفها بالفعل.
قصص ذات الصلة:
– يعلن الثقب الأسود عن نفسه لعلماء الفلك من خلال تمزيق نجم بعنف
– محطم الأرقام القياسية! الثقب الأسود المكتشف حديثًا هو الأقرب المعروف للأرض
– يكشف مرصد ناسا للأشعة السينية كيف تبتلع الثقوب السوداء النجوم وتلفظ المادة
إن اكتشاف رياح من ثقب أسود هادئ يدوم لفترة طويلة يمكن أن يساعد أيضًا في يوم من الأيام في الإجابة على سؤال مثير للاهتمام: لماذا يبدو أن بعض المجرات مثل درب التبانة ذات الثقوب السوداء الهادئة التي تتغذى بشكل خفيف تحتوي على مناطق كبيرة وواسعة في قلوبها حيث النجوم تشكل بأعداد قليلة جدا فقط؟
وقال كمون: “لا يزال هناك الكثير لنتعلمه عن Mrk 817 على وجه الخصوص ورياح AGN على نطاق أوسع”. “يغير هذا الاكتشاف الطريقة التي ننظر بها إلى النوى المجرية النشطة. سيكون من المهم معرفة عدد المصادر المتراكمة بشكل معتدل التي تطلق الرياح بالفعل. سيساعدنا هذا على فهم مدى شيوعها بشكل أفضل.
“أعتقد أن هذا مجرد غيض من فيض!”
نُشر بحث الفريق يوم الخميس (1 فبراير) في مجلة الفيزياء الفلكية.