واحدة من أقوى الأشياء في الكون هي quasar الراديو – ثقب أسود غزل يرش جزيئات نشطة للغاية. اقترب من واحد ، وستحصل على جاذبيته ، أو تحترق من الحرارة الشديدة المحيطة به. ولكن من المفارقات أن دراسة الثقوب السوداء وطائراتها يمكن أن تمنح الباحثين نظرة ثاقبة حول المكان الذي قد تكون فيه العوالم الصالحة للسكن في الكون.
بصفتي عالم الفيزياء الفلكية ، قضيت عقدين في تصميم كيف تدور الثقوب السوداء ، وكيف يخلق ذلك الطائرات ، وكيف تؤثر على بيئة الفضاء من حولهم.
ما هي الثقوب السوداء؟
الثقوب السوداء هي الأشياء الفلكية الفلكية التي تستخدم الجاذبية لسحب الأشياء المحيطة بها. تحتوي الثقوب السوداء النشطة على بنية على شكل فطيرة حولها يسمى قرص تراكم ، والذي يحتوي على غاز ساخن مشحون كهربائيًا.
البلازما التي تشكل قرص التراكم تأتي من أبعد في المجرة. عندما تصطدم مجرتان ودمجان ، يتم تحويل الغاز إلى المنطقة الوسطى من هذا الاندماج. ينتهي بعض هذا الغاز بالاقتراب من الثقب الأسود المدمج حديثًا ويشكل قرص التراكم.
هناك ثقب أسود فائق في قلب كل مجرة ضخمة.
يمكن أن تدور الثقوب السوداء وأقراصها ، وعندما تفعل ذلك ، فإنها تسحب المساحة والوقت معهم-وهو مفهوم محير للعقل ويصعب فهمه من الناحية النظرية. لكن الثقوب السوداء مهمة للدراسة لأنها تنتج كميات هائلة من الطاقة التي يمكن أن تؤثر على المجرات.
يعتمد مدى حيوية الثقب الأسود على عوامل مختلفة ، مثل كتلة الثقب الأسود ، سواء كانت تدور بسرعة ، وما إذا كانت الكثير من المواد تقع عليها. تدعم عمليات الدمج الثقوب السوداء الأكثر حيوية ، ولكن لا يتم تغذية جميع الثقوب السوداء بواسطة الغاز من عملية الدمج. في المجرات الحلزونية ، على سبيل المثال ، يميل غاز أقل إلى السقوط في الوسط ، ويميل الثقب الأسود المركزي إلى وجود طاقة أقل.
واحدة من الطرق التي يولدونها هي من خلال ما يسميه العلماء “طائرات” من الجزيئات النشطة للغاية. يمكن للثقب الأسود أن يسحب في الحقول المغناطيسية والجزيئات النشطة المحيطة بها ، وبعد ذلك مع تدوير الثقب الأسود ، تتحول الحقول المغناطيسية إلى طائرة تنفد جزيئات نشطة للغاية.
تدور الحقول المغناطيسية حول الثقب الأسود أثناء تدويرها لتخزين الطاقة – نوعًا ما يشبه عند سحب نطاق المطاط وتلفه. عند إطلاق شريط المطاط ، يستقر للأمام. وبالمثل ، تطلق الحقول المغناطيسية طاقتها عن طريق إنتاج هذه الطائرات.
يمكن لهذه الطائرات تسريع أو قمع تكوين النجوم في مجرة ، اعتمادًا على كيفية إطلاق الطاقة في مجرة مضيفة الثقب الأسود.
تدوير الثقوب السوداء
بعض الثقوب السوداء ، ومع ذلك ، تدور في اتجاه مختلف عن قرص التراكم من حولها. وتسمى هذه الظاهرة الإجراءات المضادة ، وبعض الدراسات التي أجريتها أنا وزملائي التي أجريتها تشير إلى أنها ميزة رئيسية تحكم سلوك أحد أقوى أنواع الأشياء في الكون: الكوازار الراديوي.
الكوازارات الراديوية هي الفئة الفرعية من الثقوب السوداء التي تنتج أقوى الطاقة والطائرات.
يمكنك أن تتخيل الثقب الأسود كجوال دوارة ، وقرص التراكم كقرص مع ثقب في الوسط. يجلس الثقب الأسود في تلك الثقب المركزي ويدور في اتجاه واحد ، بينما يدور قرص التراكم في الاتجاه الآخر.
يفرض هذا التكاثر المضاد الثقب الأسود على الانخفاض ويتمكن في النهاية مرة أخرى في الاتجاه الآخر ، يسمى corotation. تخيل كرة سلة تدور في اتجاه واحد ، لكنك تستمر في التنصت على التدوير في الآخر. سوف التنصت تدور كرة السلة لأسفل. إذا واصلت النقر في الاتجاه المعاكس ، فسوف تدور في النهاية وتدور في الاتجاه الآخر. قرص التراكم يفعل نفس الشيء.
نظرًا لأن الطائرات تستغل طاقة الدوران للثقب الأسود ، فهي قوية فقط عندما يكون الثقب الأسود يدور بسرعة. يتطلب التغيير من التكاثر إلى التثبيت 100 مليون عام على الأقل. يستغرق العديد من الثقوب السوداء المتكافئة في البداية مليارات السنين لتصبح سريعًا في تدوير الثقوب السوداء.
لذلك ، فإن هذه الثقوب السوداء ستنتج طائرات قوية مبكرًا وبعد ذلك في حياتها ، مع فاصل في الوسط حيث تكون الطائرات إما ضعيفة أو غير موجودة.
عندما يدور الثقب الأسود في الإصلاح المضاد فيما يتعلق بقرص التراكم ، تنتج تلك الحركة طائرات قوية تدفع الجزيئات في الغاز المحيط ببعضها البعض ، مما يؤدي إلى تكوين النجوم.
ولكن في وقت لاحق ، في التهاب ، يميل النفاثة. هذا الميل يصنعه بحيث تؤثر الطائرة مباشرة على الغاز ، وتسخينه وتثبيط تكوين النجوم. بالإضافة إلى ذلك ، يرش الطائر أيضًا الأشعة السينية عبر المجرة. الأشعة السينية الكونية سيئة للحياة لأنها يمكن أن تلحق الضرر بالأنسجة العضوية.
من أجل أن تزدهر الحياة ، فإنه على الأرجح يحتاج إلى كوكب مع نظام بيئي صالح للسكن ، ولا تحتوي السحب من الغاز الساخن المشبع بالأشعة السينية على مثل هذه الكواكب. لذلك ، يمكن لعلماء الفلك بدلاً من ذلك البحث عن المجرات دون طائرة مائلة قادمة من ثقبها الأسود. هذه الفكرة هي المفتاح لفهم أين يمكن أن ظهرت الذائبة ونضجها في الكون.
الثقوب السوداء كدليل
بحلول أوائل عام 2022 ، قمت ببناء نموذج ثقب أسود لاستخدامه كدليل. يمكن أن يشير إلى البيئات مع النوع المناسب من الثقوب السوداء لإنتاج أكبر عدد من الكواكب دون رشها بالأشعة السينية. يمكن أن تظهر الحياة في مثل هذه البيئات إلى إمكاناتها الكاملة.
أين توجد مثل هذه الظروف؟ الجواب هو بيئات منخفضة الكثافة حيث اندمجت المجرات منذ حوالي 11 مليار سنة.
تحتوي هذه البيئات على ثقوب سوداء عززت طائراتها القوية معدل تكوين النجوم ، لكنها لم تختبر أبدًا نوبة من الطائرات المائلة في التثبيت. باختصار ، اقترح نموذجي أنه من الناحية النظرية ، من المحتمل أن تظهر الحضارة الأكثر تقدماً خارج كوكب الأرض على المشهد الكوني بعيدًا ومليارات من السنين.
يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة ، وهي مؤسسة إخبارية مستقلة غير ربحية تجلب لك الحقائق والتحليلات الجديرة بالثقة لمساعدتك على فهم عالمنا المعقد. كتبه: ديفيد غاروفالو ، جامعة ولاية كينيساو
اقرأ المزيد:
لا يعمل David Garofalo مع أسهم أو استشارةها أو تلقيها من أي شركة أو مؤسسة ستستفيد من هذه المقالة ، ولم تكشف عن أي انتماءات ذات صلة تتجاوز تعيينها الأكاديمي.