ينتج الثقب الأسود رياحًا تبلغ سرعتها خمس سرعة الضوء

أطلق وميض في الثقب الأسود NGC 3783، خلال ساعات، رياحا سرعتها 60 ألف كيلومتر في الساعة، أي خمس سرعة الضوء، قادرة على إعادة تشكيل المجرات.

الصورة: استخدم فريق دولي من الباحثين مركبة XMM-Newton وXRISM التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية، وهي مهمة تقودها JAXA بمشاركة وكالة الفضاء الأوروبية، لاكتشاف ودراسة انفجار لم يسبق له مثيل من ثقب أسود هائل. ولّد وحش الجاذبية رياحًا قوية، حيث أطلق المواد إلى الفضاء بسرعة مذهلة بلغت 60 ألف كيلومتر في الثانية. الائتمان: وكالة الفضاء الأوروبية (ESA)

هل سمعت عن الرياح الشمسية؟ وهو تدفق مستمر للجسيمات المشحونة (البروتونات والإلكترونات بشكل رئيسي) التي تنبعث من الهالة الشمسية نحو النظام الشمسي بأكمله، بما في ذلك الأرض. تنتقل هذه الجسيمات بسرعات قصوى، مما يخلق عواصف مغنطيسية أرضية وشفقًا أثناء تفاعلها مع الأرض والأجرام السماوية الأخرى.

الآن فكر أنه في قلب كل مجرة، بما في ذلك مجرتنا، يوجد ثقب أسود هائل، كتلته ملايين النجوم، وأن هذه الثقوب السوداء تطرد نفاثات ورياحًا قادرة على إعادة تشكيل مجراتها الخاصة. اقترحت النماذج بالفعل أن المجالات المغناطيسية يمكنها تسريع هذه التيارات، وهو أمر مشابه لما يحدث في الشمس أثناء عمليات الانبعاث الكتلي الإكليلي. بقي أن نرى اللحظة التي أثار فيها وميض فجأة عاصفة. والآن أخيرًا، قبض عليه شخص ما متلبسًا.

صورة للرياح القادمة من الثقب الأسود

لاحظ فريق دولي في NGC 3783، وهو عبارة عن دوامة بها ثقب أسود تبلغ كتلته حوالي 30 مليون كتلة شمسية، انفجارًا عندما تلاشى السطوع، ولدت رياح غاضبة انطلقت بسرعة 60 ألف كيلومتر في الثانية، أي ما يقرب من خمس سرعة الضوء. يقول ليي جو من منظمة أبحاث الفضاء الهولندية: “لم نر قط ثقبًا أسودًا يولد رياحًا بهذه السرعة من قبل”. “لأول مرة، رأينا كيف يؤدي انفجار سريع لضوء الأشعة السينية من ثقب أسود إلى إطلاق رياح فائقة السرعة، والتي تتشكل في يوم واحد فقط.”

لالتقاط مثل هذه الظاهرة السريعة، قام علماء الفلك بمزامنة تلسكوبين للأشعة السينية. تابعت شركة XMM-Newton، من وكالة الفضاء الأوروبية، تطور الفلاش باستخدام شاشتها البصرية وقامت بقياس نطاق الرياح باستخدام كاميرا EPIC. اكتشفت بعثة XRISM، وهي مهمة قادتها JAXA بمشاركة وكالة الفضاء الأوروبية ووكالة ناسا، الانفجار باستخدام مطياف Resolve الخاص بها، وكشفت سرعة التدفق وبنيته وساعدت في إعادة بناء عملية الإطلاق. والنتيجة تناسب الصورة المغناطيسية: حقل ملتوي “ينحل” فجأة ويطرد المادة شديدة السخونة.

النجوم التي تكونت بفعل الرياح

تذكرنا هذه الآلية بانبعاث الكتلة الإكليلية للشمس، عندما يطلق نجمنا البلازما بسرعة عالية. يوضح ماتيو جوينازي Matteo Guainazzi، عالم مشروع XRISM في وكالة الفضاء الأوروبية: “يبدو أن الرياح المحيطة بهذا الثقب الأسود قد تكونت عندما انفك المجال المغناطيسي المتشابك لـ AGN فجأة، على غرار التوهجات الشمسية، ولكن على نطاق كبير جدًا لا يمكن تصوره”. وفي نوفمبر، شوهد مقذوفات مرتبطة بوميض قوي على الشمس وصلت سرعة رياحها الأولية إلى حوالي 1500 كيلومتر في الثانية. في NGC 3783 تم تكرار السيناريو، ولكن مع قوة إضافية لوحش الجاذبية.

يمكن لـ AGN، وهو اختصار لنواة المجرة النشطة، أن يبطئ أو يشعل ولادة النجوم عن طريق كنس الغاز أو ضغطه. يتذكر كاميل دييز، الباحث في وكالة الفضاء الأوروبية: “تلعب النوى المجرية النشطة العاصفة أيضًا دورًا مهمًا في تطور المجرات المضيفة لها بمرور الوقت وفي تكوين نجوم جديدة”. إن مشاهدة تلك الرياح وهي تشتعل، والقيام بذلك بدقة كل ساعة، يساعد في ربط فيزياء الطاقة العالية بالتاريخ طويل المدى للمجرة.

أولاً، أدى وميض الأشعة السينية إلى رفع الطاقة فجأة بالقرب من القرص التراكمي، وهي المنطقة التي يفقد فيها الغاز الذي يدور في مداره زخمه الزاوي ويسقط باتجاه الثقب الأسود. ثم قام المجال المغناطيسي المعاد تنظيمه بتوجيه المادة وتسريعها إلى الخارج، مما أدى إلى إنشاء تدفق فائق السرعة. لا ينبغي الخلط بينه وبين الطائرات الموازية، والتي هي أضيق وأكثر نسبية. تفتح هذه الرياح بزوايا واسعة ويمكن أن تحمل قوة دفع كافية لإعادة توزيع الغاز من الحي.

فالرياح التي يمكن أن تتشكل في يوم واحد، وتسير بسرعة 20% من سرعة الضوء وتحافظ على التماسك الطيفي، تشير إلى وجود وحش كوني داخل المجرة. قدمت أداة الحل الخاصة بـXRISM الدقة اللازمة لفصل الخطوط الذرية وضبط السرعات، بينما قدمت أداة XMM-Newton الحساسية ووقت المراقبة المستمر. سمح هذا المزيج باتباع النص المادي بشكل مباشر تقريبًا، وهو أمر غير معتاد في الفيزياء الفلكية للثقوب السوداء.

وكان التعاون بين البعثات أيضًا جزءًا من الرسالة. يقول إريك كولكرز، العالم في مشروع XMM-Newton: “إن اكتشافهم هو نتيجة تعاون ناجح، وهو أمر يعد جزءًا أساسيًا من جميع مهام وكالة الفضاء الأوروبية”. إن الجمع بين الآلات ذات القوة المختلفة يفتح نافذة على ظواهر عابرة كانت حتى الآن تنجو من السرعة المطلقة. هنا، كانت الجائزة رؤية الضربة العملاقة.

مرجع

الخوض في أعماق NGC 3783 باستخدام XRISM III. ولادة تدفق فائق السرعة أثناء التوهج الناعم