تنطلق رياح الثقب الأسود المحطمة للأرقام القياسية عبر الفضاء بسرعة تعادل 30% من سرعة الضوء

بعيد كوازار لقد كشف عن واحدة من أكثر التدفقات الخارجية للأشعة فوق البنفسجية التي تم رصدها على الإطلاق، مما يوفر أدلة جديدة حول التفاعلات القوية بين الثقوب السوداء فائقة الكتلة والمجرات المضيفة لها.

هائلة الثقب الأسود تُطلق الغازات التي تبلغ كتلتها أكثر من مليار مرة كتلة الشمس عبر الفضاء بسرعات غير عادية، مما يجعل علماء الفلك يكافحون من أجل تفسير كيفية بقاء التدفق الخارجي.

الباحثون بقيادة جامعة يورك اكتشفوا أسرع رياح فوق بنفسجية تم اكتشافها على الإطلاق بالقرب من ثقب أسود هائل. ويصل التدفق الخارج، الذي ينشأ من كوازار بعيد يُعرف باسم J2318، إلى سرعات تصل إلى 30% من سرعة الضوء، مما يجعله أكثر رياح الكوازار فوق البنفسجية تطرفًا التي تم رصدها على الإطلاق.

يقدم هذا الاكتشاف لمحة نادرة عن أحد أقوى محركات الكون ويمكن أن يساعد العلماء على فهم أفضل لكيفية تأثير الثقوب السوداء على نمو وتطور المجرات بأكملها.

يقول باتريك هول، الأستاذ في جامعة يورك: “يحتوي هذا الكوازار على ثقب أسود تبلغ كتلته 1.7 مليار مرة كتلة الشمس. وهذا أمر طبيعي. والأمر غير المعتاد هو أنه يحتوي على غاز يتحرك نحونا بسرعة 30 في المائة من سرعة الضوء”.

ونشرت النتائج في ال مجلة الفيزياء الفلكية.

رياح كونية لا تشبه أي شيء على الأرض

يقع الجسم الذي تمت دراسته حديثًا، J2318 (Jay Twenty-Three Eighteen)، في كوكبة الفرس الأعظم وينتمي إلى فئة من الكائنات المعروفة باسم النجوم الزائفة.

الكوازارات هي من بين ألمع الأجسام في الكون. وهي تتشكل عندما تتجه كميات هائلة من الغاز نحو ثقب أسود هائل، مما يخلق قرصًا مشتعلًا من المواد التي يمكن أن تتفوق على مجرات بأكملها. ومع سقوط المادة إلى الداخل، ينطلق بعضها أيضًا إلى الخارج في شكل رياح قوية تحمل كميات هائلة من الطاقة إلى الفضاء المحيط.

يقول المؤلف الرئيسي لوكاس سيتون: “يمكن العثور على هذا الكوازار، المعروف باسم J2318 (Jay Twenty-Three Eighteen)، في الساحة الكبرى في كوكبة بيجاسوس”. “من حيث سرعتها، يمكن تسمية رياح هذا الكوازار بإعصار من الفئة 79. كل فئة من فئات الإعصار أسرع بنحو 20% من الفئة التي تليها. وتسميتها بالفئة 79 تعطي فكرة عن مدى سرعتها، ولكن بالطبع هذه الرياح لا تشبه أي شيء على الأرض”.

وعلى الرغم من اكتشاف تدفقات أسرع في الأشعة السينية، فإن J2318 يحمل الآن الرقم القياسي لرصدات الأشعة فوق البنفسجية.

يقول سيتون: “في الكوازارات، غالبًا ما نرى رياحًا غازية تُدفع بعيدًا عن الثقب الأسود بفعل ضوء الكوازار”. “يمكن رؤية الرياح في J2318 بأطوال موجية فوق بنفسجية وبسرعات تصل إلى 30% من سرعة الضوء. ويمكن رؤية رياح أسرع عند الأطوال الموجية للأشعة السينية، لكن J2318 هي الأسرع على الإطلاق التي تم اكتشافها عند الأطوال الموجية للأشعة فوق البنفسجية.”

سر كيفية بقاء الرياح مرئية

ما يجعل هذا الاكتشاف مثيرًا للاهتمام بشكل خاص هو أنه من الناحية النظرية، يجب أن يكون من الصعب مراقبة الرياح.

نفس الإشعاع المكثف الذي يسرع الغاز يمكن أيضًا أن يجرد الإلكترونات من الذرات، مما يمحو التوقيعات الكيميائية التي يعتمد عليها علماء الفلك للكشف عن التدفق الخارجي. ومع ذلك، في J2318، لا يزال بإمكان الباحثين رؤية أدلة على أن أيونات الكربون والسيليكون تتحرك بسرعات هائلة.

وهذا يخلق لغزًا أمام المنظرين الذين يحاولون فهم كيفية عمل هذه الرياح الشديدة.

يقول سيتون: “تطلق النجوم الزائفة الكثير من الفوتونات، مما يؤدي إلى زيادة تلك الدفعات الصغيرة إلى سرعات قصوى”. “المشكلة هي أن الفوتونات يمكنها أيضًا إزالة جميع الإلكترونات من الذرات، مما يجعلها غير مرئية. وكيفية دفع الغاز إلى السرعات التي نراها مع الحفاظ على أيونات الكربون والسيليكون التي نراها سليمة … إنه لغز كبير”.

اكتشاف مخفي في عقود من البيانات

تم الكشف عن التدفق الخارجي القياسي باستخدام ملاحظات من مسح سلون الرقمي للسماء (SDSS)، وهو أحد أكثر مشاريع رسم الخرائط الفلكية طموحًا على الإطلاق.

جاء الدليل الحاسم من طالبة الدراسات العليا ماريانا فيلتري، التي حددت J2318 كجسم غير عادي بينما كانت لا تزال طالبة جامعية في جامعة يورك. بعد أن قام هول بفحص الكوازار باستخدام برنامج طوره الباحث الجامعي زيتشو تشو، أدرك الفريق أنهم كانوا ينظرون إلى شيء غير عادي.

وللتحقق من هذه النتيجة، لجأ علماء الفلك إلى تلسكوب فريدريك سي جيليت جيميني في هاواي، الذي أكدت ملاحظاته سرعة الرياح غير المسبوقة.

يقول هول: “تمتلك كندا حصة من تلسكوب فريدريك سي. جيليت جيميني (المعروف أيضًا باسم جيميني نورث) الذي يبلغ قطره ثمانية أمتار، في هاواي (26.2 قدمًا)، واقترحنا على الفور عمليات رصد باستخدامه. وقد نجحوا في تأكيد سرعة الرياح التي حطمت الرقم القياسي”.

يوضح هول أنه “تمامًا كما ينشر قوس قزح ضوء الشمس إلى أطوال موجية (ألوان) مختلفة، ينشر نظام SDSS الضوء من بعض النجوم والمجرات والكوازارات إلى ما نسميه “أطيافها”. ومن هذه الأطياف، مع الممارسة، يتعلم الطلاب اكتشاف النجوم الزائفة غير العادية. في الماضي، كان علماء الفلك أو طلاب الدراسات العليا الذين يدرسون للحصول على درجة الدكتوراه فقط هم من يمكنهم تحقيق اكتشاف مثل هذا، لكن SDSS يمكّن الطلاب الجامعيين من القيام بذلك.

لماذا هذه الرياح مهمة؟

بالنسبة لعلماء الفلك، تمتد أهمية رياح الكوازار إلى ما هو أبعد من الثقب الأسود نفسه.

يعتقد الباحثون بشكل متزايد أن التدفقات الخارجية القوية يمكن أن تنظم كيفية تطور المجرات عن طريق تسخين الغاز، وتعطيل تكوين النجوم، وإعادة توزيع المواد عبر مسافات هائلة. في بعض الحالات، قد تشكل الثقوب السوداء مستقبل المجرات المضيفة لها على الرغم من احتلالها لمنطقة صغيرة فقط في مراكزها.

دراسة المؤلف المشارك باولا رودريغيز هيدالغو من جامعة واشنطن يقول بوثيل إن هذه التدفقات الخارجية الشديدة قد تساعد في تفسير إحدى أهم العمليات في الفيزياء الفلكية الحديثة.

“تحمل هذه التدفقات الخارجية الشديدة كميات لا تصدق من الطاقة التي يمكن أن تؤثر على المجرات المحيطة بها. إنها بمثابة نوع من الحلقة المفقودة: ردود الفعل المراوغة بين المنطقة المركزية النشطة للمجرة وبقية المجرة. في حين تم تضمين هذه العملية في عمليات محاكاة تكوين المجرات لعقود من الزمن، إلا أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لفهمها من الملاحظات والتأكد من أن عمليات المحاكاة تتعامل معها بشكل صحيح. “

البحث عن التدفقات الخارجة بشكل أسرع

يبحث الباحثون الآن عن أمثلة إضافية لهذه الرياح الشديدة عبر الكون.

ويكمن التحدي في أن الأجسام مثل J2318 تبدو نادرة للغاية. وحتى بعد فحص عقود من الملاحظات، لم يجد علماء الفلك سوى عدد قليل من الأنظمة التي تقترب من سرعتها.

ومع ذلك، فإن كل اكتشاف جديد يساعد العلماء على استكشاف حدود ما يمكن أن تفعله الثقوب السوداء الهائلة، ويكشف كيف تشكل هذه العمالقة الكونية محيطها عبر مليارات السنين.

تقول ليليانا فلوريس: “لن يكون من السهل العثور على تدفق أسرع للأشعة فوق البنفسجية من J2318، لكننا نواصل هذا البحث من الكون القريب إلى أبعد حدود الكون التي يمكننا رؤيتها”.

المرجع: “عضو جديد في عائلة السرعة والغضب: تدفق الأشعة فوق البنفسجية النسبي والمتغير بمرور الوقت في كوازار مضيء” بقلم لوكاس إم سيتون، باتريك بي هول، ليليانا فلوريس، باولا رودريجيز هيدالجو، ماريانا فيلتري، زيتشو تشو، خافيير سيرنا، دبليو نيل براندت، سكوت أندرسون، كاثرين جيه جرير، ياسامان هومايوني، شون موريسون، سي. ألينكا نيجريتي، إيمي إل. رانكين، جيسي رونو، دونالد بي. شنايدر، يو شين، ماثيو تمبل، بيني تراختنبروت، جوناثان آر ترامب، وإريك فايس، 4 يونيو، مجلة الفيزياء الفلكية.
دوى: 10.3847/1538-4357/ae5f94

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.