بعد البحث لمدة 50 عامًا، اكتشف علماء الفلك أخيرًا دليلاً على وجود رياح قوية تهب من القوس A* (Sgr A*)، وهو الثقب الأسود الهائل الموجود في قلب مجرتنا. يمثل هذا الاكتشاف تعميقًا لفهمنا للفيزياء المؤثرة حول الثقوب السوداء الهائلة وفي قلب مجرة درب التبانة.
لقد اقترح العلماء ذلك منذ فترة طويلة الثقوب السوداء تنتج الطاقة لأنها تستهلك المادة التي تدفع المواد بعيدًا عن المناطق المجاورة لها، وهي عملية أُطلق عليها اسم “رياح الثقب الأسود”. وهذا ينطبق حتى على الرامي أ*الذي يعيش على نظام غذائي من الغازات والغبار ضئيل للغاية بالنسبة للإنسان، يعادل تناول حبة أرز واحدة كل يوم مليون سنين.
المشكلة هي أن العلماء لم يتمكنوا من جمع الأدلة على أن رياح الثقب الأسود تهب عبر قلب المجرة درب التبانة، مما أدى إلى لغز استمر في علم الفلك لمدة نصف قرن تقريبًا، أي حتى الآن.
“ما لم يكن هناك ثقب أسود في فراغ مثالي، فلا بد أن ينفخ رياحًا بطريقة ما. ولا يوجد فراغ مثالي في الكون،” قال القائد المشارك للفريق والباحث في جامعة نورث وسترن مارك غورسكي. قال في بيان. “مع الملاحظات الجديدة، هذه هي المرة الأولى التي نحصل فيها على رؤية نظيفة بما فيه الكفاية لرؤية بصمة الرياح. لقد نظرنا إلى البيانات وقلنا: “ها هي. هذا هو الشيء الذي كان الجميع يبحثون عنه منذ 50 عامًا.”
رؤية رياح الثقب الأسود بعيدة كل البعد عن النسيم
لقد أدرك العلماء منذ بعض الوقت أن تغذية الثقوب السوداء تطلق تدفقات قوية من المواد حولها، بما في ذلك النفاثات والرياح. تتشكل الرياح عندما تتسارع المادة المتساقطة إلى الثقب الأسود إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء، مما يولد ضغطًا يدفع المواد المتساقطة بعيدًا. وقد شوهد ذلك مع الثقوب السوداء التي تغذي بشراهة من قبل، ولكن ليس القوس A* الذي بالكاد يتغذى. استهلاكها المتناثر للمواد وحقيقة أنها محجوبة بواسطة مستوى مجرة درب التبانة من وجهة نظرنا، جعلت تتبع هذه الرياح أمرًا صعبًا.
أشارت لينا مورشيكوفا، زميلة جورسكي في جامعة نورث وسترن والقائدة المشاركة للفريق، إلى أن العلماء كانوا أول من اكتشف الغاز الجزيئي القريب جدًا من القوس A* الذي يغذي الثقب الأسود الهائل. وهذا ما يجعل القوس A* مثل الثقوب السوداء الهائلة الأخرى بشكل مطمئن.
وأضافت مورشيكوفا: “الرياح ليست قوية، ومن المحتمل أن يتغير اتجاهها مع مرور الوقت. وهذا يظهر أن ثقبنا الأسود ليس فريدا، ومكاننا في الكون ليس فريدا”. “لمراقبة الثقب الأسود الخاص بنا، علينا أن ننظر من خلال مستوى مجرتنا. وهذا يعني أنه يتعين علينا النظر من خلال الغاز والغبار والهياكل المتأينة، ولا يمكنك حقًا رؤية كل ذلك بسهولة.”
ولمعالجة هذه الصعوبات، لجأ الفريق إلى خمس سنوات من الملاحظات العميقة لقلب مجرة درب التبانة التي جمعها مصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية/تحت المليمترية (ALMA)، 66 هوائي راديو موجود في شمال تشيلي. قدم هذا أوضح صورة حتى الآن للغاز الجزيئي البارد مع حوالي 3 سنوات ضوئية من Sgr A*. أحد جوانب هذه الملاحظات التي أذهلت العلماء كان تجويفًا مخروطيًا الشكل يبلغ طوله ثلاث سنوات ضوئية في هذه السحابة من الغاز البارد. ورأوا أن هذا التجويف قد تم تطهيره بواسطة غاز أكثر سخونة في رياح الثقب الأسود التي تجتاح المنطقة، إما بدفع الغاز البارد أمامه أو تسخين الغاز البارد.
وقال جورسكي: “إذا قمت بنفخ مادة ساخنة من الثقب الأسود، فلن ترغب في الوجود مع المادة الباردة”. “إما أن يؤدي ذلك إلى دفع المادة الباردة إلى الخارج أو تسخينها. وإذا كان الجو حارًا جدًا، فلن ترى الغاز البارد بعد الآن.”
تمتلئ المنطقة المحيطة بالقوس A* بالنجوم، وتطلق النجوم أيضًا رياحًا تحتوي على مواد منها، لكن يرى الفريق أن هذه الرياح النجمية لن تحمل طاقة كافية لنحت مثل هذا التجويف الكبير.
وأوضح غورسكي: “إنه غياب كبير للمواد. لقد حسبنا مقدار الطاقة اللازمة لإنشاء هذا التجويف. وهي أكثر مما يمكن أن توفره النجوم في تلك المنطقة”. “في الأساس، يجب أن تكون هناك مدخلات من الثقب الأسود الهائل. وإذا اتبعت شكل المخروط، فإنه يشير مباشرة إلى الثقب الأسود.”
وللتحقق مرة أخرى من نتائجهم، لجأ العلماء إلى ملاحظات نفس المنطقة التي أجرتها وكالة ناسا تلسكوب شاندرا الفضائي للأشعة السينية.
وقال جورسكي: “الادعاءات الاستثنائية تتطلب أدلة استثنائية”. “أردنا التأكد من أننا لا ننظر فقط إلى نوع ما من أدوات التصوير. بعد ذلك، تم وضع صورة الأشعة السينية من تشاندرا بشكل مثالي. واصطفت السمات الجزيئية.”
وقد دعم هذا نتائج ALMA من خلال الكشف عن انبعاثات الأشعة السينية القادمة من موقع التجويف في الغاز البارد.
وقالت مورشيكوفا: “عندما تجد شيئًا لم يره أحد من قبل، فإن الفكرة الأولى التي تتبادر إلى ذهنك ليست يا إلهي، لقد توصلنا إلى اكتشاف”. “إنه يا إلهي، ما الخطأ في تحليلي؟” ولكن عندما قمنا بتغطية صورتنا بصورة الأشعة السينية، بدأ الأمر منطقيًا.”
في حين تؤكد نتائج الفريق أن القوس A* هادئ للغاية مقارنة بالثقوب السوداء الهائلة الموجودة في مناطق مشرقة ومضطربة في مجرات أخرى تسمى النوى المجرية النشطة (AGN)، فإن رياح الثقب الأسود هذه ليست مترهلة. في الواقع، يعتقد العلماء أنها كانت مشتعلة منذ حوالي 20 ألف سنة.
وقالت مورشيكوفا: “إن غالبية المجرات الأخرى تقضي معظم حياتها في حالة لا تكون فيها نشطة بشكل خاص”. “لكننا لا نستطيع رؤيتها إلا عندما تكون في مرحلة الألعاب النارية. من المثير جدًا دراسة الثقوب السوداء عندما تكون في مرحلة الألعاب النارية، لكن هذه ليست في الواقع حالتها المهيمنة. يمنحنا القوس A* أخيرًا نافذة على حياة الثقب الأسود في هذه الحالة الهادئة”.
تم نشر بحث الفريق يوم الخميس (4 يونيو) في رسائل مجلة الفيزياء الفلكية.
