باستخدام تلسكوب هابل الفضائي، تمكن علماء الفلك، ولأول مرة على الإطلاق، من رسم خريطة للتجشؤ البلازمي لكوازار فائق الكتلة يغذي ثقبًا أسود، ويسكن قريبًا نسبيًا من الأرض.
في حين يُعتقد أن الثقوب السوداء الهائلة التي تبلغ كتلتها ملايين أو مليارات المرات كتلة الشمس، تتواجد في قلب جميع المجرات، إلا أن هذه النجوم الزائفة ليست كلها مصدرًا للطاقة. وبعضها، مثل الثقب الأسود الهائل الموجود في قلب مجرة درب التبانة، والمسمى “القوس A*”، يكون هادئًا نسبيًا لأنه لا يتغذى بشراهة على المادة المحيطة به.
يقع هذا الكوازار والثقب الأسود الهائل الذي يقوده في القلب النشط لمجرة زويكي 1، على بعد حوالي 847 مليون سنة ضوئية من الأرض باتجاه كوكبة الحوت. في حين أن هذه مسافة شاسعة بشكل لا يصدق، إلا أن غالبية النجوم الزائفة موجودة في الكون المبكر، مما يعني أنها يمكن أن تكون على بعد مليارات السنين الضوئية.
وبالتالي، فإن قرب هذا الكوازار، المسمى “I Zwicky 1″، يجعله مختبرًا ممتازًا لدراسة الظروف القاسية حول نوى المجرة النشطة (AGN)، وهي مناطق شديدة السطوع يمكنها أن تتفوق على الضوء المشترك لكل نجم في المجرات المحيطة. هم. يتضمن ذلك “التجشؤ” أو تدفقات المادة من المناطق المحيطة بالثقب الأسود الهائل.
تشير التقديرات إلى أن الثقب الأسود الهائل الموجود في قلب Zwicky 1 له كتلة تعادل 9.3 مليون شمس. يُعتقد أنه يستهلك المادة بمعدل لا يصدق وينتج نفاثات قوية تدفع “التجشؤ” عالي السرعة. وقد وصف فريق من علماء الفلك من المعهد الهولندي لأبحاث الفضاء (SRON) هذه التدفقات الخارجية لأول مرة.
وقالت قائدة الفريق آنا جورانوفا في بيان: “إن I Zwicky 1 مميز جدًا في خصائصه”. “الكوازارات الأخرى لها تدفقات خارجية مماثلة، ولكن في هذا الكوازارات، كل شيء على ما يرام. زاوية رؤيتنا، وعرض الخطوط في الطيف، وما إلى ذلك. وهذا يسمح لنا بالتعمق أكثر في عملياتها. لقد أنشأنا عالمًا عالميًا”. صورة لحركات الغاز المتأين في الكوازار، وهو أمر نادر الحدوث.”
كيف تحصل الكوازارات على تدفقاتها الخارجية
مثل كل الثقوب السوداء، الثقوب السوداء فائقة الكتلة محاطة بحدود خارجية تسمى أفق الحدث. هذه هي النقطة التي يصبح فيها تأثير جاذبية الثقب الأسود شديدًا لدرجة أنه لا يوجد حتى الضوء سريع بما يكفي لتلبية سرعة الهروب.
نظرًا لأن لا شيء له كتلة يمكنه السفر بسرعة أكبر من سرعة الضوء، فقد يقودك ذلك إلى التساؤل عن كيفية هروب هذه التدفقات الخارجة من النجوم الزائفة. الجواب هو أن المادة التي تتكون منها التدفقات الخارجية لا تعبر أفق الحدث أبدًا.
عندما يكون الثقب الأسود فائق الكتلة محاطًا بمادة، سواء كانت غازات أو غبار أو بقايا نجم مزقه الثقب الأسود بجاذبيته الهائلة، فإن تلك المادة لها زخم زاوي. وهذا يعني أنه لا يمكن أن يسقط مباشرة على الثقب الأسود، وبدلاً من ذلك يشكل سحابة مسطحة تدور حول الثقب الأسود تسمى “قرص التراكم”.
يتم تغذية المادة الموجودة في قرص التراكم تدريجيًا إلى الثقب الأسود المركزي الهائل، ولكن إذا كان هناك شيء واحد يعرفه العلماء عن الثقوب السوداء، فهو أنها تأكل بشكل فوضوي. ليس كل المادة الموجودة في الأقراص التراكمية مقدر لها أن تسقط في الثقب الأسود؛ يتم توجيه بعض الجسيمات المشحونة إلى أقطابها بواسطة مجالات مغناطيسية قوية.
تعمل هذه المجالات المغناطيسية على تسريع الجسيمات المحاصرة إلى سرعات تمثل جزءًا كبيرًا من سرعة الضوء، ثم يتم تفجيرها على شكل نفاثات عالية الموازية. تدفع هذه التدفقات والإشعاع المرتبط بها سحبًا من المادة إلى الخارج من حول الثقب الأسود الهائل، وهذه هي التدفقات الخارجة التي رسمها الفريق لـ I Zwicky 1.
باستخدام هابل، اكتشف Juráňová وزملاؤه خصائص أربعة تدفقات مختلفة من البلازما من حول I Zwicky 1. ووجدوا أنها تتحرك بسرعات تتراوح بين 134000 ميل في الساعة (217000 كيلومتر في الساعة)، أي 200 ضعف سرعة الصوت، وسرعة مذهلة تبلغ 6.5 مليون ميل في الساعة. (10.5 مليون كيلومتر في الساعة)، أي حوالي 8500 ضعف سرعة الصوت وحوالي 1% من سرعة الضوء.
واكتشف الفريق أيضًا أن أحد التدفقات الخارجة يبدو أنه “محصور في ظل” تدفق آخر من تجشؤ الثقب الأسود. يحدث هذا عندما يتم امتصاص الإشعاع الصادر من قرص التراكم على شكل ضوء فوق بنفسجي بواسطة عناصر مثل النيتروجين والأكسجين والكربون الموجودة في سحب المادة بالقرب من الثقب الأسود ويتم دفعه بعيدًا نتيجة لذلك.
ليست هذه هي المرة الأولى التي يرى فيها علماء الفلك هذه الآلية قيد التنفيذ فحسب، بل إنها تكشف للباحثين أن المحيط المباشر لـ I Zwicky 1 أكثر نشاطًا من منازل AGN للكوازارات الأخرى.
قصص ذات الصلة:
– يعلن الثقب الأسود عن نفسه لعلماء الفلك من خلال تمزيق نجم بعنف
– وجد العلماء ثقبًا أسودًا نجمًا معكرونًا قريبًا بشكل ملحوظ من الأرض
– يكشف مرصد ناسا للأشعة السينية كيف تبتلع الثقوب السوداء النجوم وتلفظ المادة
واختتمت يورانوفا قائلة: “تشير بياناتنا إلى أنه يتم رفع كمية أكبر بكثير من الغاز ونفخها من القرص المحيط بالثقب الأسود”. “إن الحصول على هذه الرؤية يجعلنا أقرب إلى كشف الطريقة التي تنمو بها هذه الثقوب السوداء الهائلة وتتفاعل مع محيطها.”
نُشر بحث الفريق على الإنترنت يوم الثلاثاء (11 يونيو) في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.