XRISM reveals sloshing-driven gas motions in the core of Abell 2029
تكشف هذه الدراسة، باستخدام مطيافية Resolve التابعة لمرصد XRISM، أن العنقود المرتخي ذو النواة الباردة Abell 2029 يُظهر حركات تذبذب غازي (sloshing) منظمة بتدرج في السرعة الكلية يبلغ حوالي 280 كم/ثانية، بينما يشير تشتت السرعة الاضطرابية المنخفض إلى أن مثل هذه الحركات توفر دعماً ضغطياً ضئيلاً وتسخيناً غير كافٍ لتعويض التبريد الإشعاعي في النواة.
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 الكون كمحيط كوني شاسع. ولكن بدلاً من الماء، يمتلئ هذا المحيط بغاز شديد السخونة يُسمى "الوسط بين المجري" (ICM). هذا الغاز محبوس داخل مجموعات ضخمة من المجرات تُعرف باسم "العناقيد"، وتتمسك بها يد الجاذبية الخفية. لفترة طويلة، اعتقد علماء الفلك أن هذا الغاز الكوني كان هادئاً في الغالب، ساكناً مثل بحيرة متجمدة، يبرد ببطء ويتوهج بالأشعة السينية. ومع ذلك، فقد اشتبهوا في أنه إذا نظرت بتمعن كافٍ، فقد تجده يموج، أو يتأرجح، أو يدور، تماماً مثل الماء في حوض الاستحمام بعد أن تقفز منه.
السؤال الكبير هو: هل هذا الغاز جالس في مكانه فحسب، أم أنه يتحرك؟ وإذا كان يتحرك، فبأي سرعة؟ وهل تخلق هذه الحركة طاقة كافية لمنع الغاز من البرودة بسرعة كبيرة؟ للإجابة على هذا، يحتاج العلماء إلى نوع خاص من التلسكوبات يمكنه العمل ككاميرا عالية السرعة للصوت. إنهم بحاجة لقياس سرعة ذرات الغاز من خلال مراقبة كيفية انزياح ضوئها — وهو أمر يشبه كيف يتغير حدة صوت صفارة الإنذار بينما تمر سيارة الإسعاف مسرعة بجانبك. هذه هي مهمة أداة جديدة، حادة للغاية تُسمى XRISM، والمصممة للاستماع إلى "صوت" الكون بوضوح غير مسبوق.
قصة عنقود المجرات المتأرجح
في هذه الدراسة الجديدة، استخدم فريق من علماء الفلك تلسكوب XRISM لإلقاء نظرة عن قرب على عنقود مجري يُسمى Abell 2029. فكر في Abell 2029 كوع كوني ضخم مليء بالغاز الساخن. أظهرت الصور السابقة من تلسكوبات أخرى أن هذا الغاز لم يكن ساكناً تماماً؛ بل كان فيه دوامة لولبية ضخمة، تشبه النمط الذي تراه إذا حركت فنجان قهوة ثم توقفت. خمن العلماء أن هذه الدوامة ناتجة عن حركة "تأرجح" (sloshing) — مثلما يحدث عندما تحمل وعاء حساء وتصطدم به بالخطأ، مما يجعل السائل يتأرجح ذهاباً وإياباً. ولكن حتى الآن، لم يقم أحد فعلياً بقياس سرعة هذه الحركة التأرجحية لإثبات أنها حقيقية.
قرر الباحثون تقسيم مركز هذا الوع الكوني إلى ست شرائح مختلفة، مثل تقطيع البيتزا. أرادوا معرفة ما إذا كان الغاز في الشرائح الشمالية يتحرك بشكل مختلف عن الغاز في الشرائح الجنوبية. ولأن رؤية التلسكوب ضبابية قليلاً (مثل كاميرا خارج التركيز قليلاً)، فقد اضطروا لاستخدام بعض الرياضيات الذكية لفك تشابك الضوء من شريحة واحدة مع الضوء من جاراتها.
ما وجدوه
كانت النتائج مثيرة. وجد الفريق أن الغاز كان يتحرك بالفعل بطريقة منظمة، تماماً مثل موجة لطيفة. فالغاز في الجزء الشمالي من العنقود كان يندفع نحونا (انزياح نحو الأزرق) بسرعات تصل إلى حوالي 190 كيلومتر في الثانية، بينما كان الغاز في الجزء الجنوبي إما ساكناً أو يتحرك بعيداً عنا قليلاً (انزياح نحو الأحمر) بسرعة حوالي 90 كيلومتر في الثانية. وعند مقارنة أسرع غاز شمالي بأسرع غاز جنوبي، نجد فرقاً في السرعة يبلغ حوالي 280 كم ث⁻¹.
هذا يؤكد أن الدوامة اللولبية التي شوهدت في الصور السابقة هي بالفعل حركة "تأرجح" ضخمة، ناتجة على الأرجح عن اصطدام عنقود مجري أصغر بـ Abell 2029 قبل مليارات السنين. الأمر يشبه رؤية التموجات في بركة ما وقياس سرعة الماء أخيراً لإثبات أن حجراً قد أُلقي هناك.
المفاجأة "الهادئة"
إليك التحول في القصة: على الرغم من أن الغاز يتأرجح، إلا أنه لا يصطدم أو يضطرب بعنف. فقد قاس الفريق مدى اهتزاز الغاز عشوائياً (الاضطراب) ووجد أنه هادئ بشكل مثير للدهشة. كانت سرعة الاهتزاز العشوائي أقل من 150 كم ث⁻¹. ولو وضعت ذلك في الاعتبار، فإن الغاز يتحرك ببطء أكبر بكثير من سرعة الصوت في تلك البيئة الساخنة. إنه يشبه نسيمًا لطيفًا وليس إعصارًا.
ولأن الغاز لا يتحرك بجنون، فإنه لا يخلق الكثير من الضغط الإضافي لدعم العنقود. "الضغط غير الحراري" (الدفعة الإضافية الناتجة عن الحركة) ضئيل جداً، فهو أقل من 2.5% من إجمالي الضغط. وهذا يعني أن العنقود لا يزال في حالة توازن هادئ إلى حد كبير، تُعرف بالتوازن الهيدروستاتيكي، رغم عملية التأرجح.
هل الحركة تسخن الغاز؟
أخيراً، سأل الفريق: هل يخلق هذا التأرجح حرارة كافية لمنع الغاز من البرودة؟ قاموا بحساب مقدار الطاقة التي يمكن أن يطلقها الاضطراب وقارنوها بمقدار الطاقة التي يفقدها الغاز من خلال توهجه بالأشعة السينية. ووجدوا أن التسخين الناتج عن التأرجح ضعيف جداً لمنع التبريد. في مركز العنقود، معدل التسخين يمثل فقط حوالي 0.2 من معدل التبريد. إنه يشبه محاولة إبقاء نار المخيم مشتعلة عن طريق النفخ عليها بلطف باستخدام قشة؛ فهذا ليس كافياً لمنع النار من الانطفاء.
الخلاصة
تخبرنا هذه الورقة البحثية أن Abell 2029 هو مزيج رائع من الحركة والهدوء. إنه يحتوي على حركة تأرجح منظمة ضخمة تخلق نمطاً لولبياً جميلاً، مما يثبت أن العنقود ليس متجمداً تماماً في الزمن. ومع ذلك، فإن هذه الحركة لطيفة وتحت سرعة الصوت، مما يعني أنها لا تخلق الكثير من الفوضى أو الحرارة لتفسير سبب عدم تبريد الغاز تماماً. يبدو أن الكون مليء بالأمواج اللطيفة التي لا تقل إثارة عن العواصف العنيفة.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.