عندما تقوم بالشراء من خلال الروابط الموجودة في مقالاتنا، قد تحصل شركة Future وشركاؤها المشتركون على عمولة.
يظهر الرسم التوضيحي ثقبًا أسود ينفخ رياحًا كونية قوية. | الائتمان: إسو / م. كورنميسر.
تبين أن عبارة “لا يمكنك الحصول على كل شيء” تنطبق أيضًا على الثقوب السوداء. اكتشف علماء الفلك أنه على الرغم من أن تغذية الثقوب السوداء يمكن أن تنتج رياحًا كونية قوية وتطلق نفاثات عالية الطاقة، إلا أنها لا تستطيع القيام بالأمرين معًا في نفس الوقت.
وبدلا من ذلك، يشير هذا البحث الجديد إلى ذلك الثقوب السوداء في الواقع يتصرف مثل “الأرجحة الكونية”، حيث يقوم بالتبديل بين هذين الوضعين المتميزين للتدفق الخارجي. ليس لهذا الاكتشاف آثار على كيفية نمو الثقوب السوداء فحسب، بل يمكن أن يساعدنا أيضًا على فهم أفضل لكيفية تأثيرها على تكوين النجوم، وبالتالي كيفية تشكيل المجرات الرئيسية بأكملها.
وقال عضو الفريق جياتشن جيانغ من جامعة وارويك في بيان: “إننا نرى ما يمكن وصفه بأنه لعبة شد الحبل النشطة داخل التدفق المتنامي للثقب الأسود. عندما يطلق الثقب الأسود نفاث بلازما عالي السرعة، تخمد رياح الأشعة السينية، وعندما تبدأ الرياح مرة أخرى، تختفي النفاثات”. “يخبرنا هذا بشيء أساسي حول كيفية تنظيم الثقوب السوداء لإنتاج الطاقة والتفاعل مع محيطها.”
توصل جيانغ وزملاؤه إلى هذا الاكتشاف أثناء دراسة النظام 4U 1630−472، الذي يحتوي على ثقب أسود تبلغ كتلته حوالي 10 أضعاف كتلة الشمس، والذي يقوم بتجريد المادة من النجم المرافق. لقد درسوا هذا النظام باستخدام مستكشف التركيب الداخلي للنجم النيوتروني (NICER) التابع لناسا على متن المركبة الفضائية محطة الفضاء الدولية (ISS) والتلسكوب الراديوي MeerKAT على مدى ثلاث سنوات.
تشكل المادة المسروقة من الثقب الأسود لوحة دوامية من البلازما حولها تسمى القرص التراكمي، والتي تغذيها تدريجيا. ولكن ليس كل هذه المواد النجمية السابقة مقدر لها أن تسقط في الثقب الأسود؛ يتم تفجير بعضها بسرعة قريبة من الضوء، بينما يتم تفجير مواد أخرى بعيدًا على شكل رياح الثقب الأسود.
ما وجده الفريق هو أن هذا الثقب الأسود لم ينتج أبدًا رياحًا قوية ونفثات عالية الطاقة في نفس الوقت، على الرغم من أن القرص التراكمي والمادة التي تم تجريدها من النجم المرافق الذي يعيد تخزين هذا القرص بقيا ثابتين.
وقال عضو الفريق زوبين تشانغ من جامعة أكسفورد في البيان: “تقدم ملاحظاتنا دليلا واضحا على أن الأنظمة الثنائية للثقب الأسود تتحول بين النفاثات القوية والرياح النشطة – لا تنتج كلاهما في وقت واحد – مما يسلط الضوء على التفاعل المعقد والتنافس بين الأشكال المختلفة لتدفقات الثقب الأسود إلى الخارج”.
رسم توضيحي لثقب أسود محاط بقرص تراكمي ويطلق نفاثات عالية الطاقة | مصدر الصورة: ناسا/مختبر الدفع النفاث-معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا
تشير الطريقة التي تتأرجح بها آليات التدفق الخارجي لهذا الثقب الأسود إلى وجود آلية طبيعية للتنظيم الذاتي، وأن النفاثات والرياح تتنافس على نفس المادة. ووجد الباحثون أيضًا أنه على الرغم من اختلاف نوع التدفق، إلا أن كمية الطاقة والكتلة المنقولة ظلت ثابتة. وهذا يعني أيضًا معدلًا إجماليًا ثابتًا تقريبًا للتدفقات الخارجية.
يفترض الفريق الذي يقف وراء هذا البحث أن طريقة التبديل إلى التدفق الخارجي لا تعتمد على كمية المادة التي تتساقط نحو الثقب الأسود، ولكن على تكوين المجالات المغناطيسية داخل القرص المتنامي.
وهذا يعني أن الثقوب السوداء لا تلتهم الغاز والغبار في المجرات المضيفة لها فحسب، بل يمكنها أيضًا التحكم في كيفية قذف هذه المادة مرة أخرى إلى بيئتها الكونية. وبما أن هذا الغاز والغبار هما اللبنات الأساسية للنجوم الجديدة، فهذا يعني أن هذه التأرجحات الكونية تلعب دورًا حاسمًا في تنظيم تكوين النجوم وبالتالي نمو المجرات.
تم نشر بحث الفريق في 5 يناير في المجلة علم الفلك الطبيعة.