لقد غاص العلماء بشكل أعمق في “عين العاصفة” التي تدور حول الثقوب السوداء الهائلة أكثر من أي وقت مضى. كان هذا التحقيق غير المسبوق للظروف المضطربة والعنيفة حول هذه العمالقة الكونية، بما في ذلك أول ثقب أسود تم تصويره على الإطلاق من قبل البشرية، ممكنًا بفضل وكالة الفضاء اليابانية المشتركة (JAXA) ومهمة التصوير والتحليل الطيفي بالأشعة السينية التابعة لناسا (XRISM).
باستخدام XRISM، شاهد علماء الفلك عينات من الثقوب السوداء الهائلة التي تؤثر على الغاز المحيط بها في صور الأشعة السينية السابقة، ولكن كانت هذه الصور غير موجودة كصور ثابتة لعملية ديناميكية بشكل لا يصدق. من خلال قياس طاقة الأشعة السينية القادمة من الغاز الساخن، يقدم XRISM صورة أكثر ديناميكية لتأثير الثقب الأسود مما كان متاحًا من قبل.
من الأهمية بمكان لهذه الدراسة، التي صدرت في نهاية يناير 2026 في طبيعةكان XRISM، الذي تم إطلاقه في عام 2023. XRISM، الذي تم تشغيله بالشراكة مع وكالة الفضاء الأوروبية (ESA)، لديه القدرة على تتبع التوقيع الكيميائي للغاز الساخن للغاية حول الثقوب السوداء الهائلة، وتحديد حركته.
وقال كونغياو تشانغ، الرئيس المشارك للفريق من جامعة ماساريك: “يسمح لنا XRISM بالتمييز بشكل لا لبس فيه بين حركات الغاز التي يحركها الثقب الأسود وتلك التي تحركها العمليات الكونية الأخرى، وهو ما كان من المستحيل القيام به في السابق”.
الثقوب السوداء الهائلة هي أكلة فوضوية
يُعتقد أن الثقوب السوداء الهائلة التي تبلغ كتلتها ملايين أو حتى مليارات المرات كتلة الشمس تقع في قلب جميع المجرات. يؤدي تأثير جاذبيتها الهائل إلى توليد الغاز والغبار وحتى النجوم القريبة من حولها، وبالتالي تمارس تأثيرًا هائلاً على المجرات المضيفة لها.
غالبًا ما تكون الثقوب السوداء الهائلة محاطة بكميات هائلة من الغاز والغبار التي تدور حولها في سحب مسطحة تسمى الأقراص التراكمية. تقوم هذه الأقراص بتغذية المادة تدريجيًا إلى الثقب الأسود المركزي، ولكن يتم توجيه قدر كبير من هذه المادة إلى أقطاب الثقب الأسود بواسطة مجالات مغناطيسية قوية، حيث يتم تسريع هذه الجسيمات إلى سرعة قريبة من سرعة الضوء ويتم إطلاقها على شكل نفاثات مزدوجة.
حقيقة أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة هي آكلة فوضوية تعني أنها لا تنتج الغاز في محيطها فحسب، بل تضخ أيضًا كميات هائلة من الطاقة إلى محيطها. ويمتد هذا التأثير إلى ما هو أبعد من المنطقة المجاورة مباشرة للثقب الأسود الهائل، حيث يصل إلى مئات الآلاف من السنوات الضوئية. يمكن أن يؤثر هذا على المجرات بعدة طرق، بما في ذلك “قتل” تكوين النجوم النشط عن طريق طرد الغاز، الذي يعمل بمثابة اللبنات الأساسية للأجسام النجمية الجديدة. وبالتالي، فإن فهم تأثير الثقوب السوداء على المجرات موطنها أمر حيوي لفهم تطور المجرات.
تعتبر التحقيقات مثل هذه حاسمة لفهم الصورة الكاملة لهذا التأثير.
سيكون أحد الثقوب السوداء الهائلة التي يدرسها هذا الفريق مألوفًا جدًا لمحبي علم الفلك. في عام 2019، علم عامة الناس أن M87*، الواقعة في مجرة مسييه 87 (M87)، والتي تقع نفسها في عنقود العذراء، قد أصبحت أول ثقب أسود تم تصويره بواسطة البشرية بفضل تلسكوب أفق الحدث (EHT).
في هذه الدراسة الحديثة، قام XRISM بتكبير منطقة صغيرة نسبيًا حول M87*، واكتشف أقوى اضطراب شوهد على الإطلاق في مجموعة مجرات، وحتى أكثر عنفًا من الظروف الناتجة عن اصطدام مجموعات المجرات واندماجها.
وقالت هانا ماكول، عضو الفريق والباحثة في جامعة شيكاغو: “إن السرعات قريبة جدًا من الثقب الأسود، وتنخفض بسرعة كبيرة جدًا بعيدًا”. “من المرجح أن تكون أسرع الحركات ناتجة عن مزيج من دوامات الاضطراب وموجة الصدمة من الغاز المتدفق، وكلاهما نتاج الثقب الأسود.”
قام الفريق أيضًا بالتحقيق في حركة الغاز في مجموعة برشاوس المجرية، وهي المجموعة الأكثر سطوعًا في الأشعة السينية كما تُرى من الأرض. سمح سطوع هذا العنقود للباحثين باستخدام بيانات XRISM لرسم خريطة لحركة الغاز حول مركز العنقود وبعيدًا عن قلبه.
كشف هذا عن “الركلة” التي تلقاها سرعة هذا الغاز من خلال ثقب أسود هائل، بالإضافة إلى حركة الغاز المدفوعة بالاندماج المستمر بين برشاوس وسلسلة من المجرات.
يمكن أن يجيب هذا على سؤال لماذا لا تتجمع النجوم بكثافة في قلب مجموعات المجرات كما يتوقع علماء الفلك. يفترض الفريق أنه إذا تم تحويل طاقة الغاز المتحرك الذي تتبعوه باستخدام XRISM إلى حرارة، فإن هذا سيمنع سحب الغاز من التبريد بدرجة كافية لانهيارها وولادة النجوم.
وقال ماكول: “يظل السؤال مفتوحا ما إذا كانت هذه هي عملية التسخين الوحيدة في العمل، ولكن النتائج توضح أن الاضطراب هو عنصر ضروري في تبادل الطاقة بين الثقوب السوداء الهائلة وبيئاتها”.
يواصل XRISM جمع بيانات الأشعة السينية التي يمكن أن توفر صورة أكثر وضوحًا للعلاقة بين الثقوب السوداء فائقة الكتلة ومجراتها الأصلية، بالإضافة إلى كيفية تغير هذه العلاقة مع تقدم العمر والتطور.
وقالت عضوة الفريق إيرينا جورافليفا من جامعة شيكاغو: “بناءً على ما تعلمناه بالفعل، أنا متأكدة من أننا نقترب من حل بعض هذه الألغاز”.
التعليقات