20 years of monitoring: PKS 2155-304 and PKS 1510-089 in the eyes of Swift and Fermi. II. PKS 1510-089 and comparison
تقدم هذه الورقة دراسة متعددة الأطوال الموجية استمرت لـ 20 عاماً للبلزار PKS 1510-089، كاشفةً عن توزيعات تدفق لوغاريتمية طبيعية، وانعدام الارتباطات بين النطاقات، وأنماط تباين طيفي متميزة مقارنة بـ PKS 2155-304، مما يشير مجتمعاً إلى أن مناطق نفاثات مختلفة تكون نشطة في أي وقت مع مرور الوقت رغم أوجه التشابه الفيزيائية الكامنة بين فئات المصادر هذه.
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 أن الكون مليء بمنارات كونية تُسمى البلازارات (Blazars). هذه ليست منارات عادية؛ بل هي ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مراكز المجرات، تطلق نفاثات قوية من الجسيمات والضوء مباشرة باتجاه الأرض. أحد أشهر هذه المنارات هو PKS 1510−089.
لمدة 20 عامًا، كان علماء الفلك يراقبون هذه المنارة الكونية باستخدام "عيون" قوية في الفضاء: تلسكوب فيرمي (Fermi) (الذي يرى أشعة غاما عالية الطاقة) وتلسكوب سويفت (Swift) (الذي يرى الأشعة السينية والضوء المرئي). هذا البحث بمثابة مذكرات ضخمة تمتد لعقدين من الزمن لتحليل سلوك هذا الجرم.
إليك قصة ما وجدوه، مشروحة ببساطة:
1. "فوضى" العرض الضوئي
إذا كنت تراقب مصباحًا كهربائيًا عاديًا، فستتوقع أن يزداد سطوعًا أو يخبو بطريقة يمكن التنبؤ بها. إذا رفعت الجهد الكهربائي، سيصبح المصباح بأكüm سطوعًا.
لكن PKS 1510−089 يشبه فرقة جاز فوضوية حيث تعزف كل آلة لحنًا مختلفًا.
- أحيانًا تذهب أشعة غاما (الضوء ذو الطاقة الأعلى) إلى أقصى حدودها، بينما تظل الأشعة السينية هادئة.
- وأحيانًا يتوهج الضوء البصري (ما تراه أعيننا)، بينما لا تفعل أشعة غاما أي شيء.
- المفاجأة الكبرى: وجد الفريق أنه لا يوجد أي ارتباط تقريبًا بين هذه الألوان المختلفة من الضوء. عندما يجن جنون أحدها، لا تتبعه الألوان الأخرى بالضرورة. الأمر كما لو أن الثقب الأسود لديه عدة "مفاتيح ضوء" منفصلة في غرف مختلفة، وشخص ما يضغط عليها بشكل مستقل.
2. الوحش "ثنائي الرأس"
لاحظ الباحثون شيئًا غريبًا بشأن الضوء المرئي. لم تكن البيانات تتوافق مع نمط واحد؛ بل بدت وكأنها نمطان مختلفان ممتزجان معًا.
- الرأس (أ) (النفاث): هذا هو التيار فائق السرعة من الجسيمات المنبعثة من الثقب الأسود. وهو جامح جدًا ويتغير سطوعه كثيرًا.
- الرأس (ب) (القرص): هذا هو القرص الدوار من الغاز والغبار الذي يسقط في الثقب الأسود (مثل الماء الذي ينزل في البالوعة). وهو أكثر استقرارًا وهدوءًا.
- طوال العشرين عامًا الماضية، كان هذان "الرأسان" يتصارعان لجذب الانتباه، مما جعل منحنى الضوء يبدو فوضويًا. ولكن في يوليو 2021، حدث شيء دراماتيكي. ذهب رأس "النفاث" فجأة إلى النوم. انخفض ضوء النفاث بشكل حاد، وأصبح رأس "القرص" هو الشيء الوحيد المرئي. كان الأمر كأن بركانًا ثار لمدة 20 عامًا ثم صمت فجأة، تاركًا خلفه فقط البخار اللطيف من فوهته.
3. الومضات "اليتيمة"
في الفيزياء، تتوقع عادةً أن تتدفق الطاقة في سلسلة. إذا قمت بتسخين قدر من الماء، فإن القاع يصبح ساخنًا، ثم المنتصف، ثم الأعلى.
- التوقعات: إذا توهجت أشعة غاما عالية الطاقة، فيجب أن تتوهج الأشعة السينية والضوء الأقل طاقة في النهاية أيضًا مع انتقال الطاقة للأسفل.
- الواقع: وجد علماء الفلك "ومضات يتيمة" (Orphan Flares). وهي ومضات تحدث في لون واحد فقط من الضوء، دون أي رد فعل في الألوان الأخرى.
- تشبيه: تخيل أن عازف طبول في فرقة موسيقية بدأ فجأة عزفًا منفردًا على الطبلة، لكن عازف الجيتار وعازف الباص ظلا صامتين تمامًا. في الكون، لا ينبغي أن يحدث هذا بسهولة، لكنه حدث. هذا يشير إلى أن "الطبل" (النفاث) يحتوي على أقسام مختلفة يمكنها العمل بشكل مستقل تمامًا.
4. مقارنة بين منارتين كونيتين
قارن المؤلفون بين PKS 1510−089 (نوع "كوازار") وبين بلازار شهير آخر وهو PKS 2155−304 (نوع "BL Lac").
- التشابه: كلاهما فوضوي. كلاهما يمتلك ومضات "يتيمة". كلاهما يظهر أن الضوء ذو الطاقة الأعلى أكثر تقلبًا من الضوء ذو الطاقة الأقل.
- الاختلاف: PKS 2155−304 لديه قاعدة: "عندما يزداد سطوعًا، يصبح الضوء أكثر حدة (طاقة)". أما PKS 1510−089 فليس لديه أي قاعدة كهذه. إنه غير قابل للتنبؤ به تمامًا.
5. الصورة الكبيرة: لماذا يهم هذا؟
لفترة طويلة، اعتقد العلماء أن هذه النفاثات كانت مجرد أنابيب طاقة بسيطة ووحيدة. هذا البحث يثبت أن الكون أكثر تعقيدًا بكثير.
- النفاث ليس مجرد خرطوم واحد؛ بل يشبه عرضًا للألعاب النارية مع العديد من الصواريخ المنفصلة التي تنطلق في أوقات مختلفة، ومن أماكن مختلفة، وفي اتجاهات مختلفة.
- حقيقة أن النفاث غير سلوكه بشكل جذري في عام 2021 تشير إلى أن محرك الثقب الأسود نفسه قد يكون في حالة تغير، ربما بسبب التمايل أو تغيير زاويته بالنسبة للأرض.
الخلاصة
بعد 20 عامًا من المراقبة، الدرس الرئيسي هو أن البلازارات غير متوقعة. فهي لا تتبع نصًا بسيطًا. إنها أنظمة ديناميكية وفوضوية حيث يمكن لأجزاء مختلفة من النفاث أن تعمل وتنطفئ بشكل مستقل.
يخلص البحث إلى أنه على الرغم من أن هذين الوحشين الكونيين يبدوان مختلفين تمامًا في الظاهر، إلا أن "محركهما" الأساسي (فيزياء النفاث) متشابه بشكل مدهش. إنهما فقط يعزفان ألحانًا مختلفة بنفس الآلات الفوضوية.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.