Probing the -ray emission region and the connection to jet ejections in NRAO 150 with VLBI
تستخدم هذه الدراسة أرصاد تداخل خط القاعدة الطويل (VLBI) متعددة الحقبات عند تردد 43 جيجاهرتز للبلزار NRAO 150 لتوضيح أن توهجات أشعة غاما لديه مرتبطة زمنياً بقذف مكونات نفاثة جديدة، وتنتج في موقع أسفل النواة (downstream) من نواة الـ VLBI ضمن تكوين مجال مغناطيسي حلقي.
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
في أعماق الكون، بعيداً وراء مجرتنا، تكمن أكثر المحركات طاقةً المعروفة للعلم: ثقوب سوداء فائقة الكتلة تتغذى بنشاط على الغاز والغبار المحيط بها. وبينما تلتهم هذه المادة، فإنها لا تكتفي بابتلاعها بالكامل؛ بل بدلاً من ذلك، تطلق حزماً قوية من الجسيمات والضوء، وتقذفها في الفضاء بسرعات تقترب من سرعة الضوء. هذه الحزم، التي تُسمى النفاثات النسبوية، هي مصدر الإشعاع الأكثر كثافة في الكون. وعندما يوجه أحد هذه النفاثات نحو الأرض بشكل مباشر تقريباً، يظهر هذا الجرم كـ "بلازار" (Blazar)، وهو منارة ساطعة ومتذبذبة تفوق في سطوعها مجرات بأكملها. إن فهم كيفية ولادة هذه النفاثات، وكيفية حركتها، وما الذي يمدها بهذه الطاقة الهائلة، يمثل لغزاً مركزياً في علم الفلك الحديث. وتحديداً، ظل العلماء لفترة طويلة يتجادلون حول المكان الذي يتم فيه إنتاج الضوء الأعلى طاقة، المعروف بأشعة غاما، داخل هذه النفاثات بالضبط. هل يتم توليده بجوار الثقب الأسود مباشرة، أم يحدث ذلك في مكان أبعد بكثير، على بعد أميال في المجرى الكوني؟
لقد وجه فريق من علماء الفلك اهتمامهم مؤخراً إلى بلازار محدد يُدعى "NRAO 150" لحل هذا الغموض. يقع هذا الجرم على بعد مليارات السنين الضوئية، وهو مفيد بشكل خاص للدراسة لأن نفاثته موجهة نحونا بشكل مثالي تقريباً، مما يجعل تحركاته الداخلية تبدو أسرع وأكثر دراماتيكية مما قد تبدو عليه من أي زاوية أخرى. أمضى الباحثون عقداً من الزمن في جمع لقطات عالية الدقة لهذا النفاث باستخدام شبكة من التلسكوبات الراديوية المنتشرة عبر العالم، مما أدى فعلياً إلى إنشاء تلسكوب واحد بحجم الأرض. ومن خلال دمج هذه الصور مع البيانات المتعلقة بسطوع الجرم في موجات الراديو وأشعة غاما، تمكنوا من تتبع ولادة ورحلة "عُقَد" متميزة من المادة تتحرك عبر النفاث. وتكشف أعمالهم عن وجود صلة وثيقة بين قذف مادة جديدة وانفجارات الضوء عالي الطاقة، مما يشير إلى أن الانفجارات الأكثر عنفاً في النفاث لا تحدث عند المصدر، بل في مكان أبعد في اتجاه المصب.
ركزت الدراسة على فترة ما بين عامي 2010 و2019، والتي راقب خلالها الفريق "NRAO 150" عند تردد 43 جيجاهرتز. سمح هذا التردد العالي برؤية تفاصيل صغيرة تصل إلى بضعة مليارات من الكيلومترات، وهو مقياس شاسع لدرجة أن وحدة قياس واحدة على خريطتهم تقابل مسافة تسعة فراسخ فلكية (Parsecs). وخلال هذه السنوات، راقبوا تطور النفاث، وحددوا مكونات ساطعة محددة، أو "عُقداً"، تشكلت بالقرب من القاعدة وتحركت نحو الخارج. وجدوا أنه بينما تحركت بعض هذه الميزات ببطء، قُذفت ميزات أخرى بسرعة هائلة. وفي عامي 2014 و2015، انطلق مكونان جديدان، أطلق عليهما الفريق الرمز Q4 وQ5، من المركز. كان توقيت عمليات القذف هذه أمراً حاسماً؛ فقد قارن الباحثون التواريخ التي ظهرت فيها هذه العُقَد الجديدة مع تاريخ نشاط أشعة غاما للبلازار، المسجل بواسطة تلسكوبات فضائية.
أظهرت النتتائج وجود رابط زمني صارخ بين إطلاق مادة النفاث الجديدة وتوهج أشعة غاما. وتشير البيانات إلى أن توهجات أشعة غاما التي لوحظت في عام 2014 كانت مرتبطة ارتباطاً وثيقاً بقذف هذه المكونات الجديدة. ورغم أن التسلسل الدقيق للأحداث يحمل بعض عدم اليقين بسبب حدود القياس، إلا أن الأدلة تشير إلى سيناريو حيث لا تُنتج أشعة غاما عند قاعدة النفاث مباشرة، بالقرب من الثقب الأسود نفسه. بدلاً من ذلك، يبدو أن الانبعاث عالي الطاقة ينشأ في مكان أبعد في المجرى، حيث تتفاعل المادة المقذوفة حديثاً مع التدفق المحيط أو تخضع لمزيد من التسارع. تدعم هذه النتيجة الفكرة القائلة بأن العمليات الأكثر طاقة في هذه النفاثات تحدث في المناطق الممتدة، على بعد أميال من المحرك المركزي، وليس في الجوار المباشر للثقب الأسود.
ولفهم الفيزياء الكامنة وراء هذه التحركات، قام الفريق أيضاً بتحليل استقطاب الضوء، الذي يكشف عن اتجاه المجالات المغناطيسية التي تخترق النفاث. في السنوات الأولى من ملاحظاتهم، تم رصد ضوء مستقطب قوي بالقرب من المركز. ومع ذلك، ومع مرور الوقت وتطور النفاث، انتقلت أقوى إشارات الاستقطاب إلى المناطق الواقعة في اتجاه المصب حيث كانت المكونات الجديدة تتحرك. شكل اتجاه هذا الضوء المستقطب نمطاً يشبه المروحة، حيث يتوسع كلما ابتعد عن المركز. يوفر هذا الشكل الهندسي تحديداً دليلاً قولاً على أن المجال المغناطيسي في النفاث الداخلي مرتب في شكل حلقي، أو "توريدي" (Toroidal)، يلتف حول تدفق النفاث مثل الملف. ومن المرجح أن يكون مثل هذا الهيكل المغناطيسي ضرورياً لكل من إطلاق النفاث وتوجيه الجسيمات التي تنتج أشعة غاما.
تخلص الدراسة إلى أن النشاط العنيف المشاهد في "NRAO 150" هو عملية ديناميكية مدفوعة بالتفاعل بين حركة النفاث ومجاله المغناطيسي. ويبدو أن قذف مادة جديدة يحفز أو يتزامن مع إطلاق أشعة غاما عالية الطاقة، ولكن هذا يحدث على مسافة من الثقب الأسود، وليس عند المصدر. ومن خلال رسم خرائط لحركة مكونات النفاث هذه وبنية المجالات المغناطيسية التي توجهها، قدم الباحثون صورة أوضح لكيفية عمل هذه المحركات الكونية. وتسلط أعمالهم الضوء على أن الأحداث الأكثر تطرفاً في الكون هي غالباً نتيجة لتفاعلات معقدة تحدث بعيداً عن مصدر الطاقة المركزي، مما يعيد تشكيل فهمنا لكيفية تأثير الثقوب السوداء فائقة الكتلة على محيطها.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.