Radio Monitoring of the Changing-look AGN Mrk 590 I: VLA Observations Reveal A Bow-shock Driven Radio Brightening Event

تُعد النوى المجريّة النشطة هي القلوب الساطعة والطاقية للمجرات البعيدة، والتي تمدها بالطاقة ثقوب سوداء فائقة الكتلة تلتهم الغاز والغبار المحيط بها. وبينما تكون هذه المحركات الكونية عادةً مستقرة، فإن مجموعة نادرة تُعرف باسم "النوى المجرية النشطة متغيرة المظهر" يمكن أن تمر بتحولات دراماتيكية، حيث تخبو فجأة من حالات ساطعة ونشطة إلى صمت شبه تام، أو تعاود الاشتعال بعد سنوات من الخمول. هذه التحولات موثقة جيدًا في الضوء المرئي، والأشعة فوق البنفسجية، والأشعة السينية، حيث يمكن لعلماء الفلك رؤية القرص التراكمي مباشرة — وهو القرص الدوامي من المواد التي تغذي الثقب الأسود — وهو يغير سلوكه. ومع ذلك، ظلت الموجات الراديوية المنبعثة من هذه الأجسام نفسها، والتي غالبًا ما تتبع مسارات نفاثات قوية من الجسيمات تنطلق من الثقب الأسود، لغزًا. لطالًا ما تساءل العلماء عما إذا كانت النفاثات الراديوية تستجيب بالتزامن مع قرص التغذية، أم أنها تعمل وفق جدول زمني منفصل خاص بها. وفهم هذه العلاقة أمر بالغ الأهمية لأنها تكشف كيف تنتقل الطاقة من المنطقة المجاورة مباشرة للثقب الأسود إلى الفضاء الشاسع للمجرة المضيفة.

في دراسة حديثة، وجه الباحثون اهتمامهم إلى Mrk 590، وهي نواة مجرية نشطة متغيرة المظهر خفتت بشكل شهير على مدى عدة عقود قبل أن تبدأ في التوهج مرة أخرى في عام 2017. ولفهم ما كان يحدث لانبعاثاتها الراديوية خلال هذا التحول، استخدم الفريق مصفوفة "كارل جي جانسكي" الكبيرة جداً، وهو تلسكوب راديوي ضخم في نيومكسيكو، لمراقبة المجرة في أربع مناسبات مختلفة بين عامي 2015 و2017. لقد ضبطوا التلسكوب للاستماع عبر نطاق واسع من الترددات الراديوية، من 1 إلى 17 جيجاهرتز، مما خلق صورة مفصلة للمصدر الراديوي للمجرة. وما وجدوه هو قلب مضيء ومدمج تغير بشكل ملحوظ بمرور الوقت. في عام 2015، كان الطيف الراديوي — الطريقة التي يتغير بها السطوع عبر الترددات المختلفة — يحتوي على حدبة مميزة، مما يشير إلى أن الموجات الراديوية كانت تُمتص بواسطة شيء قريب. وبحلول عامي 2016 و2017، وبينما بدأت المجرة في الاستيقاظ مجددًا في الضوء المرئي، لم يصبح المصدر الراديوي أكثر سطوعًا فحسب، بل تغير شكله أيضًا، ليصبح منحدرًا ثابتًا ومتصاعدًا يشير إلى ظهور مصدر طاقة جديد وقوي.

ولتحديد ما كان يدفع هذا التوهج الراديوي، بنى الفريق نماذج حاسوبية متطورة لاختبار تفسيرات فيزيائية مختلفة. نظروا أولاً فيما إذا كانت التغييرات ناجمة عن الوسط بين النجمي لمجرتنا درب التبانة، والذي يمكن أن يعمل أحيانًا مثل عدسة لتكبير المصادر الراديوية البعيدة. ومع ذلك، كان توقيت التغييرات بطيئًا للغاية بالنسبة لهذا التأثير، الذي يحدث عادةً خلال ساعات وليس أشهر. كما اختبروا فكرة تمزق نجم بواسطة الثقب الأسود، وهو حدث يُعرف باسم حدث التمزق المدري. وقد استُبعد هذا الاحتمال لأن التوهج الراديوي بدأ قبل عام على الأقل من توهج الضوء المرئي، في حين أن إشارة التمزق المدري في الأحداث المعروفة تتبع دائمًا الضوء. والتفسير الأكثر احتمالًا، والمدعوم بتحليلهم الإحصائي، هو أن موجة صدمية (bow shock) هي التي تقود هذا التباين. فبينما تدفع النفاثة الراديوية للمجرة نحو الخارج، فإنها تصطدم بالغاز الكثيف للمجرة المضيفة، مما يخلق جبهة صدمة تشبه موجة الماء أمام قارب سريع. هذا الاصطدام يضغط المجالات المغناطيسية ويسرع الإلكترونات، مولدًا دفعة جديدة من الموجات الراديوية التي تسبب هذا التوهج الملحوظ.

كما فحص الباحثون ما إذا كان هذا النشاط الراديوي مرتبطًا بشكل مباشر بنهم الثقب الأسود للتغذية الذي تسبب في استيقاظ المجرة في عام 2017. ومن خلال حساب حجم المنطقة التي كانت تحدث فيها التغييرات الراديوية، حددوا أنها تقع بعيدًا جدًا عن الثقب الأسود المركزي مقارنة بالقرص التراكمي نفسه. هذا الفصل المكاني يشير إلى أن التوهج الراديوي والتوهج البصري ليسا جزءًا من نفس الحدث المباشر. فبينما كان قرص التغذية للمجرة يغير حالته ويضيء في الضوء المرئي، كانت النفاثة الراديوية تشهد حدثًا منفصلاً ومستقلاً مدفوعًا بتفاعلها مع غاز المجرة المحيطة. يسلط هذا الاكتشاف الضوء على تنوع النوى المجرية النشطة متغيرة المظهر؛ فخلافًا لبعض المجرات الأخرى حيث يرتفع وينخفض الانبعاث الراديوي والضوئي معًا، تُظهر Mrk 590 أن هذه الأنواع المختلفة من النشاط الكوني يمكن أن تُحركها آليات متميزة. وتخلص الدراسة إلى أنه بينما كان الثقب الأسود بالفعل يعيد تشغيل محركه، فإن الموجات الراديوية التي نراها تروي قصة مختلفة، قصة نفاثة تدفع عبر المشهد الكوني وتخلق موجات صدمية خاصة بها، بشكل مستقل عن عادات التغذية المباشرة للثقب الأسود.