شهد علماء الفلك ثقوبًا سوداء ضخمة تطلق حزمًا قوية من الجزيئات في الفضاء، ثم تغير هدفها وتطلق النار على أهداف سماوية جديدة.
يمكن أن يساعد نطاق الإطلاق الكوني هذا، الذي يذكرنا بتدمير كوكب ألديران بواسطة نجم الموت في حرب النجوم، العلماء في تحديد تأثيرات الثقوب السوداء على المجرات المحيطة بها وخارجها.
قام الفريق الذي يقف وراء عمليات الرصد بدراسة 16 ثقبًا أسودًا هائلاً ثائرًا باستخدام مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا والمصفوفة الأساسية الطويلة جدًا (VLBA)، وهو نظام مكون من عشرة تلسكوبات راديوية آلية يتم تشغيلها عن بعد من سوكورو، نيو مكسيكو. وقد سمح القيام بذلك للعلماء باكتشاف أن نفاثات الثقوب السوداء فائقة الكتلة يمكنها تغيير اتجاهاتها بما يصل إلى 90 درجة تقريبًا.
وقال قائد الفريق فرانشيسكو أوبرتوسي من جامعة بولونيا في بيان: “لقد وجدنا أن حوالي ثلث الحزم تشير الآن إلى اتجاهات مختلفة تماما عن ذي قبل”. “هذه الثقوب السوداء لنجوم الموت تدور حولها وتشير إلى أهداف جديدة، مثل محطة الفضاء الخيالية في حرب النجوم.”
متعلق ب: يساعد تقلب الزمكان والنجوم المدمرة في الكشف عن مدى سرعة دوران الثقوب السوداء الهائلة
راقب الفريق الاتجاه الذي كانت الثقوب السوداء الهائلة توجه إليه نفاثاتها من الجسيمات عالية الطاقة، والتي انطلقت بسرعات تقترب من سرعة الضوء عندما وصلت إلى مسافات تصل إلى عدة سنوات ضوئية من مصادرها. واستخدموا أيضًا بيانات الأشعة السينية من تشاندرا لفحص تجاويف أو “فقاعات” في الغاز بين النجوم والتي تشير إلى الاتجاه الذي كانت تطلقه النفاثات منذ ملايين السنين. أتاحت لهم مقارنة مجموعتي البيانات التأكد من كيفية قيام الثقوب السوداء الهائلة بإعادة توجيه نفاثاتها.
تتم عملية إعادة التوجيه هذه على فترات زمنية تتراوح من مليون سنة إلى بضع عشرات الملايين من السنين. قد يبدو ذلك بطيئًا بشكل لا يصدق، ولكن بالنظر إلى مدة وجود هؤلاء العمالقة الكونيين، فهو قصير نسبيًا.
وقال جيريت شيلينبرجر، عضو الفريق وعلماء مركز الفيزياء الفلكية بجامعة هارفارد وسميثسونيان (CfA): “بالنظر إلى أن عمر هذه الثقوب السوداء من المحتمل أن يكون أكثر من 10 مليارات سنة، فإننا نعتبر أن التغيير الكبير في الاتجاه على مدار بضعة ملايين من السنين سيكون سريعًا”. “إن تغيير اتجاه أشعة الثقب الأسود العملاق في حوالي مليون سنة يشبه تغيير اتجاه سفينة حربية جديدة في بضع دقائق.”
يتم إنشاء التدفقات مثل تلك التي ركز عليها الفريق في هذا البحث عندما تكون الثقوب السوداء فائقة الكتلة محاطة بسحب مسطحة من المادة تسمى الأقراص التراكمية. تعمل هذه الأطباق من الغاز والغبار على تغذية المادة إلى الثقب الأسود تدريجيًا، ولكن ليس كل المواد الموجودة فيها تواجه هذا المصير.
تعمل المجالات المغناطيسية القوية حول الثقوب السوداء الهائلة على توجيه الجسيمات المشحونة إلى أقطاب الثقوب السوداء، مما يؤدي إلى تسريعها إلى سرعات تمثل جزءًا كبيرًا من سرعة الضوء. يتم إطلاق هذه الجسيمات على شكل نفاثات مزدوجة في اتجاهين متعاكسين من كل قطب.
عندما تصطدم بغاز ساخن في المجرة المحيطة بها، تنقل النفاثات طاقة تمنع هذا الغاز من التبريد. ونظرًا لأن النجوم تنشأ عندما يبرد الغاز المجري ويشكل كتلًا شديدة الكثافة تنهار تحت تأثير جاذبيتها، فإن هذه العملية يمكن أن تمنع تكوين النجوم في مناطق المجرات. إذا اجتاحت هذه الحزم المجرات أثناء تغيير اتجاهها، فإنها تزيد من عدد المناطق التي يمكن أن يتعطل فيها تكوين النجوم.
“هذه المجرات بعيدة جدًا بحيث لا يمكننا معرفة ما إذا كانت أشعة الثقوب السوداء لنجم الموت تلحق الضرر بالنجوم وكواكبها، لكننا واثقون من أنها تمنع العديد من النجوم والكواكب من التشكل في المقام الأول”، قال عضو الفريق والباحث في CfA إيوان أو. “قال سوليفان.
كما نظر الباحثون أيضًا في احتمال أن نفاثات الثقب الأسود الهائلة لا تتماشى مع التجاويف لأن الغاز يتدفق في مجموعات المجرة تقريبًا مثل النبيذ في كوب يتم تدويره في دائرة. يمكن أن ينشأ هذا التدفق للغاز من اصطدام مجرتين في الكتلة.
ومع ذلك، استبعد الفريق هذه الفكرة، لأن هذا التلاشي يُرى في العناقيد التي تكون فيها نفاثات الثقب الأسود الهائلة محاذية بشكل غير صحيح مع التجاويف، وأيضًا في العناقيد التي يوجد فيها محاذاة بين اتجاه الشعاع وفقاعات الغاز الضخمة هذه.
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
أحد الأسئلة التي لم يتمكن الفريق من الإجابة عليها هو كيف تتمكن هذه الثقوب السوداء الهائلة من إعادة توجيه نفاثاتها في المقام الأول. تدور الثقوب السوداء فائقة الكتلة، ويجب أن تتوافق أشعتها مع محور دورانها، وهو الخط الوهمي الذي يجب أن يصل أيضًا إلى قطبي الثقب الأسود.
وكما ذكرنا سابقًا، فإن المادة التي تغذي الثقب الأسود توفر أيضًا مادة للنفاثات. أحد الاحتمالات هو أنه بينما يدور القرص التراكمي حول الثقب الأسود، فإن المادة التي تسقط عليه بزوايا مختلفة غير موازية للقرص يمكن أن تؤدي إلى تغيير محور دوران الثقب الأسود.
وقال جان فرتيليك، عضو الفريق والعالم في CfA: “من المحتمل أن المواد التي تسقط بسرعة نحو الثقوب السوداء بزاوية مختلفة لفترة كافية ستسحب محاور دورانها في اتجاه مختلف، مما يتسبب في توجيه الحزم في اتجاه مختلف”.
تم نشر بحث الفريق في مجلة الفيزياء الفلكية.