Large-scale radio bubbles around the black hole transient V4641 Sgr
باستخدام أرصاد راديوية من تلسكوب ميركات (MeerKAT)، اكتشف الباحثون بنية راديوية ضخمة على شكل ربطة عنق حول المتغير الثقب الأسود V4641 Sgr، يُرجح أنها ناتجة عن نفاثات طويلة الأمد أو رياح قرصية تعمل على تسريع الإلكترونات إلى أكثر من 100 تيرا إلكترون فولت، رغم أن هذه البنية ليست متطابقة مكانياً مع انبعاث أشعة غاما عالية الطاقة للغاية الذي تم رصده سابقاً.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي للبحث أدناه. لم يكتبه المؤلفون ولم يصادقوا عليه. وللتحقق من الدقة التقنية، يرجى الرجوع إلى البحث الأصلي. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
تخيل منارة كونية، ولكن بدلاً من شعاع ضوئي ثابت، تطلق نفاثات قوية من الطاقة غير المرئية تسافر لسنوات ضوئية، وتثقب نسيج الفضاء والزمن. هذه هي قصة V4641 Sgr، وهو نظام ثقب أسود ظل يحفظ سراً لعقود.
لسنوات، عرف علماء الفلك أن هذا الثقب الأسود هو "كوازار مجهري" (microquasar)—وهو نسخة مصغرة من النسخة النجمية للثقوب السوداء العملاقة الموجودة في مراكز المجرات. كانوا يعلمون أنه يمكنه إطلاق نفاثات من الجسيمات بسرعة تقارب سرعة الضوء. لكنهم لم يكونوا يستطيعون رؤية هذه النفاثات إلا عندما تكون قريبة جداً من الثقب الأسود، تماماً مثل رؤية طرف لهب الشمعة دون رؤية أثر الدخان الذي تتركه خلفها.
الاكتشاف الكبير: العثور على الشبح داخل الآلة
مؤخراً، استخدم فريق من علماء الفلك تلسكوباً راديوياً فائق الحساسية في جنوب أفريقيا يسمى MeerKAT لالتقاط "صورة ليلية" عميقة وطويلة التعرض للسماء المحيطة بـ V4641 Sgr.
فكر في الأمر على هذا النحو: إذا التقطت صورة لشارع في مدينة ليلاً بكاميرا عادية، سترى أضواء الشوارع. ولكن إذا استخدمت كاميرا فائقة مع تعريض طويل، فقد ترى المسارات الباهتة والضبابية للسيارات التي مرت قبل ساعات.
هذا بالضبط ما وجدوه. مختبئة في الموجات الراديوية، اكتشفوا سحابة ضخمة باهتة تشبه ربطة العنق (bow-tie) تحيط بالثقب الأسود.
- الحجم: إنه ضخم. إذا استطعت مدّه، فسيكون بطول حوالي 35 سنة ضوئية (أي ما يعادل المسافة من شمسنا إلى أقرب نجم لنا، ألفا قنطورس، مضروبة في 10).
- الشكل: يبدو مثل الفراشة أو ربطة العنق، مع فصين يمتدان في اتجاهين متضادين.
- الغموض: هذا الهيكل لم يكن موجوداً في الصور السابقة. كان باهتاً جداً وكبيراً جداً بحيث لم تتمكن التلسكوبات القديمة من رؤيته.
لما ولماذا هذا الشكل مهم؟
الثقب الأسود لا يجلس في المنتصف تماماً داخل هذه الربطة، بل هو مزاح قليلاً إلى أحد الجوانب. أدرك علماء الفلك أن هذا بسبب تحرك الثقب الأسود عبر الفضاء، مثل قارب سريع يشق طريقه عبر الماء.
- تشبيه القارب: تخيل قارباً سريعاً (الثقب الأسود) يتحرك عبر بحيرة هادئة (الغاز بين النجمي). وبينما يتحرك، يترك وراءه أثراً (wake). إذا توقف القارب فجأة عن إطلاق أثره، فسيظل الأثر باقياً بينما يتحرك القلم للأمام.
- النتيجة: لقد تحرك الثقب الأسود مسافة تعادل 1000 عام منذ أن بدأ في إنشاء هذا الهيكل العملاق. "ربطة العنق" هي في الواقع الأثر المتحجر لنشاط الثقب الأسود في الماضي.
مما تتكون ربطة العنق هذه؟
كان على الفريق تحديد ماهية هذه السحابة المتوهجة فعلياً. كانت لديهم نظريتان رئيسيتان:
- نظرية "الرياح": ربياً ينفخ الثقب الأسود رياحاً ضخمة ساخنة (مثل مجفف شعر كوني) تسخن الغاز من حوله، مما يجعله يتوهج.
- نظرية "النفاثات": ربما كان الثقب الأسود يطلق نفاثات قوية من الجسيمات لآلاف السنين، وكانت هذه النفاثات تدفع ضد الغاز، مما يخلق فقاعة.
القرار النهائي: تشير الرياضيات إلى أنها نظرية النفاثات. إن الطاقة المطلوبة لجعل نظرية "الرياح" تعمل عالية جداً—سيكون الأمر أشبه بمحاولة تشغيل مدينة كاملة باستخدام بطارية واحدة صغيرة (AA). أما نظرية "النفاثات" فتتناسب تماماً. وهذا يعني أن الثقب الأسود كان يطلق مدافعه لآلاف السنين، مسرعاً الجسيمات إلى طاقات عالية جداً لدرجة أنها تكاد تكون غير قابلة للتخيل (أكثر من 100 تريليون إلكترون فولت).
القطعة المفقودة: شبح أشعة غاما
هنا تكمن المفاجأة. هناك تلسكوبات أخرى تراقب نفس البقعة في السماء (باستخدام أشعة غاما عالية الطاقة) ترى شكلاً مختلفاً. إنهم يرون فقاعة دائرية ضخمة تمتد بعيداً جداً، لكنها لا تتطابق مع ربطة العنق الراديوية.
- ربطة العنق الراديوية/الأشعة السينية: هذا هو الأثر "الجديد"، الناتج عن إلكترونات تتحرك بسرعة. وهي أقرب إلى الثقب الأسود.
- فقاعة أشعة غاما: هذا هو الأثر "القديم"، الناتج عن البروتونات (جسيمات أثقل) التي يمكنها السفر لمسافات أبعد والبقاء لفترة أطول.
الأمر يشبه أن الثقب الأسود يرمي نوعين مختلفين من الكرات: كرات تنس خفيفة وسريعة (إلكترونات) تتوقف بسرعة وتصنع ربطة العنق الراديوية، وكرات بولينج ثقيلة وبطيئة (بروتونات) تتدحرج بعيداً وتصنع فقاعة أشعة غاما.
لماذا يجب أن نهتم؟
هذا الاكتشاف أمر بالغ الأهمية لعدة أسباب:
- المصانع الكونية: يثبت أن الثقوب السوداء ليست مجرد مكانات كهربائية (مكنسة كهربائية)؛ بل هي مصانع ضخمة تسرع الجسيمات إلى سرعات مذهلة، ومن المحتمل أنها تخلق "الأشعة الكونية" التي تقصف الأرض باستمرار.
- الارتباط بـ "الكوازار المجهري": يظهر أن الثقوب السوداء الصغيرة في مجرتنا تعمل تماماً مثل الثقوب السوداء الضخمة في مراكز المجرات، ولكن على نطاق أصغر.
- السفر عبر الزمن: من خلال النظر إلى هذا الهيكل، فنحن ننظر فعلياً إلى كبسولة زمنية لما كان يفعله الثقب الأسود قبل آلاف السنين، أي قبل وقت طويل من وجود البشر على الأرض.
باخت-صار
وجد علماء الفلك أخيراً "أثر الدخان" الذي تركته نفاثات الثقب الأسود القوية. إنها ربطة عنق ضخمة غير مرئية مصنوعة من جسيمات عالية الطاقة، تمتد على طول 35 سنة ضوئية. إنها تخبرنا أن V4641 Sgr هو محرك لا يهدأ، يضخ الطاقة باستمرار في المجرة ويشكل محيطه، حتى عندما يبدو هادئاً.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.