تم اكتشاف ثقب أسود فائق الكتلة مؤخرًا يلتهم نجمًا ، ويمكن أن يكشف تيار الجزيئات التي يبصقها الثقب الأسود عن مبدأ سري يحكم كيفية نمو المجرات.
تم الكشف عن عيد الثقب الأسود لأول مرة في 11 نوفمبر 2014 بواسطة الأشعة السينية والتلسكوبات الراديوية في جميع أنحاء العالم. التقطت الإشارات ، التي جاءت من مسافة 300 مليون سنة ضوئية عن الأرض ، اللحظات الوحشية الأخيرة للنجم ، المعروف باسم توهج اضطراب المد والجزر. يحدث هذا الانفجار للطاقة الكهرومغناطيسية عندما تمزق الجاذبية الهائلة للثقب الأسود نجمًا عابرًا.
قال ديراج باشام ، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، والمؤلف الرئيسي لورقة نُشرت هذا الأسبوع: "الثقب الأسود يدمر النجم أولاً. إنه يصنع حساء منه". في مجلة الفيزياء الفلكية. "عندما يحدث هذا ، نرى وميضًا مفاجئًا من الإشعاع في السماء. الحساء يسقط تدريجيًا في الثقب الأسود ، وهذه هي الطريقة التي يتغذى بها الثقب الأسود."
ولكن كان هناك شيء واحد محير حول الإشارة: بينما كان النمط في إشارات الأشعة السينية مطابقًا تقريبًا للنموذج في الإشارات اللاسلكية المرتبطة بالحدث ، فإن الإشارة اللاسلكية تعكس ما حدث في إشارة الأشعة السينية قبل 13 يومًا. أي عندما تصبح إشارة الأشعة السينية أكثر إشراقًا ، ستعكس إشارة الراديو هذه الزيادة في السطوع بعد أسبوعين تقريبًا.
أدى ذلك بعلماء الفلك إلى افتراض أن مصدر إشارة الأشعة السينية يجب أن يكون هو المادة التي يتم توجيهها نحو الثقب الأسود وتنشيطها ، في حين تأتي الموجات الراديوية من تيار من المواد عالية الطاقة التي تهرب من الثقب الأسود ، تسمى النفاثة النسبية.
كان العلماء يعتقدون سابقًا أن موجات الراديو جاءت من انفجار النجم حيث اندلعت بسبب موجات المد من الثقب الأسود. ووفقًا لهذه الفرضية ، ينفجر الانفجار جزيئات البلازما في الفضاء المحيط بها ، ثم تنبعث هذه الجسيمات النشطة موجات راديوية. وقال الباحثون إنه إذا كان الأمر كذلك ، فلن تكون هناك علاقة بين الموجات الراديوية والأشعة السينية الناتجة عن سقوط المادة في الثقب الأسود.
وقال باشام لـ Live Science: "نقول إن هذا الاقتران بين الراديو وإشعاع الأشعة السينية يخبرنا أن الراديو يجب أن يأتي من الطائرة وأن الطائرة يتم تنظيمها عن طريق التراكم" أو نمو الثقب الأسود. "تشير البيانات بوضوح إلى أن كل ما يقع في الثقب الأسود يدفع الطائرة".
بينما يلتهم الثقب الأسود المزيد من "حساء النجوم" ، تقوي الطائرة التي تهرب من الثقب الأسود. وقال الباحثون إن هذه الدراسة هي المرة الأولى التي يكتشف فيها علماء الفلك مثل هذا الارتباط في جسم واحد.
وقال باشام في بيان "هذا يخبرنا أن معدل تغذية الثقب الأسود يتحكم في قوة الطائرة التي تنتجها." "ينتج الثقب الأسود جيد التغذية نفاثة قوية ، بينما ينتج الثقب الأسود الذي يعاني من سوء التغذية نفاثة ضعيفة أو لا يوجد نفاثة على الإطلاق."
نمو المجرة
قال باشام أنه إذا أظهرت الملاحظات المستقبلية نمطًا مشابهًا ، فيمكن للعلماء أن يبدأوا في فهم أصول الطائرات الغامضة. تتدفق هذه الطائرات من الثقوب السوداء بسرعة الضوء تقريبًا ، ويعتقد بعض علماء الفلك أن الطائرات يمكن أن تكون مصدرًا للأشعة الكونية المجرية ، حيث تتدفق تيارات الجسيمات عالية الطاقة عبر الفضاء عبر مسافات شاسعة.
قال باشام: "كيف تطلق الثقوب النفاثة الطائرات ، وهذا لغز كبير في الفيزياء الفلكية".
وقال الباحثون في بيان إن ما هو أبعد من ذلك أنه إذا ربطت علاقة بسيطة بين معدل التراكم أو المعدل الذي يلتهم به الثقب الأسود بحجم الطائرة النسبية للثقب الأسود ، فإن هذه العلاقة يمكن أن تؤثر على كيفية نمو المجرات. وذلك لأن المجرات تنمو عندما تتشكل النجوم الجديدة ، لكن تكوين النجوم يتطلب درجات حرارة باردة. في غضون ذلك ، تعمل نفاثات الثقب الأسود على تسخين البيئة المحيطة بها ، مما قد يجعلها ساخنة مؤقتًا جدًا لتشكيل نجوم جديدة. وقال الباحثون إن معرفة حجم نفاثات الثقب الأسود يمكن استخدامها للتنبؤ بمعدلات نمو المجرات.
قال باشام: "إذا كان المعدل الذي يتغذى به الثقب الأسود متناسبًا مع معدل ضخه للطاقة ، وإذا كان هذا يعمل حقًا لكل ثقب أسود ، فهذه وصفة بسيطة يمكنك استخدامها في محاكاة تطور المجرة". البيان. "لذا ، فإن هذا يشير إلى صورة أكبر."
