اكتشف علماء الفلك أكبر توهج شوهد على الإطلاق يثور حول ثقب أسود، والذي يصادف أيضًا أنه أبعد توهج من هذا النوع تم اكتشافه على الإطلاق.
تم اكتشافه باستخدام مرفق زويكي العابر (ZTF)، وقد اندلع التوهج من ثقب أسود هائل في قلب ان نواة المجرة النشطة (AGN) تم تحديده باسم J2245+3743 ويقع في مركز مجرة على بعد 10 مليارات سنة ضوئية من الأرض. أرض. النوى المجرية النشطة هي مناطق مركزية في المجرات التي تهيمن عليها تغذية أو “تراكم” الثقوب السوداء الهائلة.
يتغذى الثقب الأسود الهائل في J2245 + 3743 على الغاز المحيط والغبار الذي يدور حوله في شكل سحابة مسطحة تسمى القرص التراكمي، ولكن هذا التوهج هو في الواقع نتيجة لشيء آخر: نجم ضخم بشكل غير عادي يغامر بالقرب من الثقب الأسود الذي تبلغ كتلته 500 مليون مرة أكبر من الشمس). يؤدي تأثير الجاذبية الهائل للثقب الأسود إلى تمزيق النجم، ويتم تغذية بقاياه النجمية إلى هذا العملاق الكوني – وهو حدث يسميه العلماء حدث اضطراب المد والجزر، أو TDE.
وقال ماثيو جراهام، قائد الفريق في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا (Caltech) وعالم ZTF، في بيان: “هذا لا يشبه أي مجرات مجرية نشطة رأيناها من قبل”. “يُظهر علم الطاقة أن هذا الجسم بعيد جدًا ومشرق جدًا.”
تم رصد التوهج لأول مرة في عام 2018 بواسطة ZTF، مع مراقبة علماء الفلك وهو يضيء بمعامل 40 على مدار بضعة أشهر. في ذروته، كان التوهج أكثر سطوعًا بـ 30 مرة من أي توهج سابق للثقب الأسود، حيث ينبعث من الطاقة ما يعادل 10 تريليون شمس. كان أقوى TDE السابق هو الحدث الملقب بـ “Scary Barbie”، والذي يأتي من تسميته الرسمية ZTF20abrbeie.
وقال كيه إي سافيك فورد، عضو الفريق والباحث في مركز الدراسات العليا بجامعة مدينة نيويورك (CUNY) في البيان: “إذا قمت بتحويل شمسنا بأكملها إلى طاقة، باستخدام صيغة ألبرت أينشتاين الشهيرة E = mc^2، فهذا هو مقدار الطاقة المتدفقة من هذا التوهج منذ أن بدأنا مراقبته”.
يستمر توهج الثقب الأسود في التلاشي، وهذا يشير للباحثين إلى أنه لا يزال يبتلع النجم المؤسف الذي غامر بالاقتراب منه، والذي تشير التقديرات إلى أن كتلته الأولية تبلغ 30 مرة كتلة الشمس (للمقارنة، يُعتقد أن النجم الذي يتم التهامه في حدث Scary Barbie تبلغ كتلته ثلاثة إلى 10 أضعاف كتلة الشمس فقط).
وكما قال جراهام بطريقة مبهرة، فإن الطبيعة المستمرة للتوهج في J2245+3743 تشبه “سمكة في منتصف الطريق فقط إلى مريء الحوت”.
ما يساعد الفريق على مواصلة دراسة هذا التوهج هو حقيقة أن الجاذبية المحيطة بالثقوب السوداء فائقة الكتلة كبيرة جدًا لدرجة أن الوقت نفسه يتباطأ كلما اقتربت من الحدود الخارجية لاحتجاز الضوء، أو “أفق الحدث”.
وقال جراهام: “إنها ظاهرة تسمى تمدد الزمن الكوني بسبب تمدد المكان والزمان. فبينما ينتقل الضوء عبر الفضاء المتوسع للوصول إلينا، فإن طول موجته يمتد كما يمتد الزمن نفسه”. “سبع سنوات هنا وسنتان هناك. نحن نشاهد الحدث يتم تشغيله بسرعة ربع سنوية.”
إن تأثير تمدد الوقت هذا هو بالضبط السبب وراء كون الدراسات الاستقصائية طويلة المدى مثل تلك التي أجرتها ZTF مفيدة جدًا.
يعتبر التوهج J2245+3743 ذا أهمية علمية لسبب آخر. وقد رصد علماء الفلك حوالي 100 TDEs حتى الآن، ومعظمها لم يحدث في AGN. قد يكون هذا بسبب النشاط الطبيعي للثقوب السوداء فائقة الكتلة والانبعاثات التي تأتي من قرص التراكم المحيط بها يمكن أن تمويه TDEs. وهذا يجعل اكتشاف TDEs حول الثقوب السوداء التي تغذيها بالفعل أكثر صعوبة من اكتشاف تلك التي تتضمن ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة هادئة غير مغذية. لكن الحجم الضخم لـ J2245+3743 جعله أكثر وضوحًا من معظم TDEs المعتمدة على AGN.
ومع ذلك، فإن توهج الثقب الأسود هذا لم يقدم نفسه على الفور كشيء خاص للفريق. لم يكن الأمر كذلك حتى عام 2023، أي بعد خمس سنوات من رؤيته لأول مرة، حيث كشفت البيانات الصادرة عن مرصد WM Keck في هاواي عن الطبيعة النشطة للغاية لهذا التوهج.
في البداية، كان من المهم أيضًا إثبات أن هذا الجسم المتطرف كان حقًا بهذا السطوع وطاقته تنطلق في كل الاتجاهات، وليس فقط موجهة مباشرة نحو الأرض. استبعد الفريق هذا الاحتمال باستخدام البيانات من مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع النطاق (WISE) المتقاعد التابع لناسا.
استبعد الفريق أيضًا أن يكون انفجار مستعر أعظم هائل هو سبب هذا التوهج، مما يؤكد أن هذا هو ألمع توهج ثقب أسود تم اكتشافه على الإطلاق، ويشير إلى أنه يمثل TDE يتضمن نجمًا ضخمًا بشكل استثنائي.
وقال فورد: “المستعرات الأعظمية ليست مشرقة بما يكفي لتفسير ذلك. النجوم بهذه الضخامة نادرة، لكننا نعتقد أن النجوم الموجودة داخل قرص النوى المجرية النشطة يمكن أن تنمو بشكل أكبر”. “يتم إلقاء المادة من القرص على النجوم، مما يؤدي إلى نمو كتلتها.”
يشير اكتشاف هذا التوهج القوي إلى أن مثل هذه الأحداث يمكن أن تحدث عبر الكون، في انتظار اكتشافها. سيستمر الفريق في العودة عبر ZTF بحثًا عن أحداث مماثلة أثناء انتظار البيانات من مرصد Vera C. Rubin، والذي يمكنه أيضًا العثور على TDEs قوية عادةً.
وخلص جراهام إلى القول: “لم نكن لنعثر على هذا الحدث النادر في المقام الأول لولا ZTF”. “لقد كنا نراقب السماء باستخدام ZTF لمدة سبع سنوات حتى الآن، لذلك عندما نرى أي شيء يشتعل أو يتغير، يمكننا أن نرى ما فعله في الماضي وكيف سيتطور.”
نُشر بحث الفريق يوم الثلاثاء (4 نوفمبر) في مجلة Nature Astronomy.
التعليقات