اكتشاف مصدر الطاقة للثقب الأسود الموجود في مركز مجرتنا

اكتشف علماء الفيزياء الفلكية كيف تتشكل كتل الغاز المدمجة (وفقًا للمعايير الكونية) التي تغذي الثقب الأسود الموجود في مركز مجرتنا. ونشرت نتائج الملاحظات الجديدة والنمذجة الحاسوبية في المجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.

يعد مركز درب التبانة منطقة ذات كثافة عالية ونشاط ديناميكي بشكل استثنائي. في قلبه يقع الثقب الأسود الهائل Sagittarius A* (Sgr A*)، محاطًا بالنجوم والغاز والغبار، ويتحرك تحت تأثير قوى الجاذبية الهائلة. وهذه البيئة بمثابة مختبر طبيعي لدراسة سلوك المادة بالقرب من الثقب الأسود ودخول مادة جديدة إليه.

على مدار العشرين عامًا الماضية، تم اكتشاف العديد من سحب الغاز المضغوطة بالقرب من القوس A*، والتي يمكن رؤيتها بالأشعة تحت الحمراء. في الأساس، هذه كتل على شكل مادة تتجه نحو الثقب الأسود. بقي من غير الواضح فقط كيف تنشأ.

تم اكتشاف أول سحابة متأينة مدمجة بكتلة تعادل عدة أضعاف كتلة الأرض في عام 2012. وقد تم تسميتها بـ G2 لأن إعادة تحليل الملاحظات السابقة سرعان ما حددت جسمًا مشابهًا، G1. كان لدى G2 شيء من الذيل. وقد أظهرت الملاحظات الأخيرة أن هذا الجزء قد تكثف في كتلة ثالثة مدمجة. كان يطلق عليه G2t لأن مؤشر G3 كان مشغولاً.

تتحرك السحب الثلاث على نفس المسار وتمثل أجزاء من نفس تدفق الغاز G1-2-3 – تكاثف خفيف للغاز، مرئي بوضوح، لأن سطوع الغاز المتأين يزداد بما يتناسب مع مربع كثافته. تظهر الحسابات أن سقوط كتلة واحدة من هذا النوع (بكتلة تعادل كتلة أرض واحدة تقريبًا كل 10 سنوات) يمكن أن يوفر ما يكفي من المواد لدعم النشاط الحالي للقوس A*.

لقد نظر العلماء في عدة خيارات لأصل الكتل: الرياح النجمية من النجوم الضخمة، أو الأحداث الانفجارية (على سبيل المثال، المستعرات) أو اضطراب المد والجزر للنجوم تحت تأثير القوس A*. أظهر التحليل أن G1 وG2 وG2t يتحركون في مدارات ذات اتجاه وشكل متطابقين تقريبًا. احتمال أن تكون هذه مصادفة بسيطة ضئيل للغاية – 2⋅10^-6. ويشير هذا إلى أصل واحد لجميع الجلطات الثلاث.

من خلال تتبع الحركة الخلفية لتدفق الغاز -في الموقع المكاني والسرعة الشعاعية- اكتشف الباحثون مصدرًا محتملاً: النجم الثنائي الاتصالي الضخم IRS 16SW في قرص النجوم الشابة حول Sgr A*. يمكن تفسير الاختلافات الطفيفة بين مدارات السحب G من خلال الحركة المدارية للثنائي.

تؤكد النماذج الهيدروديناميكية هذا الاستنتاج. لقد أظهروا أن كتل الغاز يمكن أن تتشكل عندما تصطدم الرياح النجمية من المكونات الثنائية بالبيئة المحيطة. يتراكم الغاز وينضغط هناك، ثم ينفصل إلى كتل منفصلة تندفع إلى الداخل – تمامًا كما هو الحال في التدفق G1-2-3.

وبالتالي، فإن المورد الرئيسي للمادة التي يمتصها الثقب الأسود الموجود في قلب مجرتنا هو الرياح النجمية للأجسام الضخمة في المنطقة الوسطى منه.