اكتشاف "فتحة عادم" للثقب الأسود في مجرة درب التبانة باستخدام الأشعة السينية

[عبدالله أسحاق]

تظهر ملاحظات الأشعة السينية لمركز مجرة درب التبانة ثقبًا أسودًا أبيض ساطعًا متصلًا بفتحة عادم بخارية بواسطة نهر من الغاز الأزرق
تُظهر صورة مركبة تم التقاطها باستخدام مرصد تشاندرا للأشعة السينية وتلسكوب ميركات الراديوي الثقب الأسود الهائل في مجرة درب التبانة (محاط بدائرة على اليسار) متصلًا بفتحة عادم زرقاء ضخمة (محاطة بدائرة على اليمين) بواسطة تيار من الغاز يمتد على مسافة 700 سنة ضوئية (حقوق الصورة: الأشعة السينية: وكالة ناسا/مركز تشاندرا للأشعة السينية/جامعة شيكاغو/إس سي ماكي وآخرون؛ الراديو: NRF/SARAO/MeerKAT؛ معالجة الصور: وكالة ناسا/مركز تشاندرا للأشعة السينية/مركز ميركات الراديوي/إن. وولك)

قد تكون "فتحة عادم" عملاقة تعمل على توجيه الغاز الساخن بعيدًا عن الثقب الأسود الهائل في مجرة درب التبانة بسرعة ملايين الأميال في الساعة - وملء فقاعتين هائلتين ترتفعان فوق المجرة.

قد يطلق الثقب الأسود العملاق في مركز مجرتنا انفجارات غازية ضخمة - والآن يعتقد علماء الفلك أنهم حددوا المكان الدقيق الذي ينسكب فيه هذا الغاز شديد السخونة في مجرة درب التبانة.

إن الميزة المكتشفة حديثًا، والتي تعمل مثل فتحة تهوية ضخمة، هي منطقة ساطعة من طاقة الأشعة السينية تبعد ما يقرب من 700 سنة ضوئية عن الثقب الأسود الهائل في المجرة ولكنها مرتبطة به بواسطة "مدخنة" طويلة من الغاز الفائق السخونة.

وفقًا لبحث جديد تم قبوله للنشر في مجلة The Astrophysical Journal، فإن هذا الرذاذ من الأشعة السينية ينتج عن الغاز الساخن الذي تحركه الثقب الأسود ويسافر عبر المدخنة ويصطدم بالغاز الأكثر برودة في البيئة المحيطة بسرعة تزيد عن 2 مليون ميل في الساعة (3.2 مليون كيلومتر في الساعة)، مما يؤدي إلى إرسال موجات صدمة هائلة تتدفق عبر المجرة.

قد يكشف هذا الاكتشاف عن أسرار حول عادات الأكل للثقب الأسود الهائل - ويساعد في الكشف عن الطبيعة الحقيقية لبعض أكثر الأجسام غموضًا الكامنة في مركز المجرة.

قال سكوت ماكي، عالم الفيزياء الفلكية بجامعة شيكاغو، في بيان: "لطالما اهتم علماء الفيزياء الفلكية بحركة المواد والطاقة من مركز مجرة درب التبانة وثقبها الأسود، لفهم ما يحدث في فنائنا الخلفي الكوني وكيف تتشكل المجرات وتتطور". "نحن متحمسون حقًا للعثور على هذه القطعة الجديدة من اللغز".


الثقب الأسود يتجشأ

مداخن القوس أ
تربط "المدخنتان" من الغاز الساخن المكتشفتان في عام 2019 الثقب الأسود لمجرتنا بفقاعاتين هائلتين تمتدان على مركز المجرة. تقع الفتحة المكتشفة حديثًا في قاعدة المدخنة الجنوبية. (حقوق الصورة: G. Ponti et al.)

الثقب الأسود الهائل في مجرة درب التبانة، القوس أ* (Sgr A*)، أكبر كتلة من الشمس بحوالي 4 ملايين مرة. يقع الثقب الأسود في مركز مجرتنا الكثيف والفوضوي، حيث يلتهم باستمرار النجوم التعيسة وسحب الغاز والمواد الأخرى التي تقترب كثيرًا من أفق الحدث الخاص به - النقطة التي لا يمكن بعدها لأي شيء، ولا حتى الضوء، الهروب.

لكن المادة الساقطة لا تصل دائمًا إلى فم ثقبنا الأسود. في بعض الأحيان، يتم توجيه المادة بواسطة مجالات مغناطيسية قوية إلى نفاثات تنطلق بعيدًا عن الثقب الأسود بسرعات عالية. في عام 2019، اكتشف علماء الفلك أدلة على عادات الأكل الفوضوية لثقبنا الأسود عندما اكتشفوا مدخنتين ضخمتين - واحدة شاهقة فوق Sgr A * وأخرى تنحدر أدناه - تسحب الغاز الساخن بعيدًا عن مركز المجرة لمئات السنين الضوئية في كل اتجاه.

دفع هذا الاكتشاف مؤلفي الدراسة الجديدة إلى التحقيق في المنطقة بشكل أكبر. للقيام بذلك، استخدموا بيانات من مرصد تشاندرا للأشعة السينية التابع لوكالة ناسا، والذي تم تصميمه لاكتشاف الغازات الساخنة للغاية.

لا يمكن رؤية فقاعات فيرمي العملاقة إلا في ضوء أشعة جاما. من أين أتت هذه الفقاعات؟

تمتد فقاعات فيرمي (اللون الأرجواني) على طول مركز المجرة، ويبلغ طولها من النهاية إلى النهاية حوالي 25000 سنة ضوئية. (حقوق الصورة: ناسا جودارد)

قال ماكي: "كنا نشك في أن المجالات المغناطيسية تعمل كجدران للمدخنة وأن الغاز الساخن يسافر من خلالها، مثل الدخان. والآن اكتشفنا فتحة تهوية بالقرب من أعلى المدخنة".

أظهرت ملاحظات تشاندرا أنه بالقرب من أعلى المدخنة السفلية للثقب الأسود، توجد فتحة تهوية ضخمة من الأشعة السينية الساطعة حيث يصطدم الغاز الساخن والبارد بشكل دائم. من غير الواضح عدد المرات التي يبصق فيها Sgr A* الغاز لملء هذه المنطقة، لكن دراسات الأشعة السينية السابقة للمنطقة وجدت أدلة على حدوث ثورات كبيرة كل 100 عام أو نحو ذلك.
إذا كان الأمر كذلك، فقد يكون نظام تنفيس ومدخنة الثقب الأسود هذا مصدرًا لبعض أكثر الأجسام غموضًا في مجرتنا - فقاعات فيرمي العملاقة وفقاعات إيروسيتا، والتي تتداخل مع بعضها البعض بينما تمتد على مركز المجرة مثل الساعة الرملية العملاقة غير المرئية. تمتلئ هذه الفقاعات الغامضة بأشعة جاما عالية الطاقة والأشعة السينية، وتمتد على مسافة 25000 سنة ضوئية تقريبًا فوق وتحت الثقب الأسود المركزي لمجرتنا - وتمتد على مساحة نصف عرض مجرة درب التبانة تقريبًا عند قياسها معًا.

علماء الفلك غير متأكدين من أين جاءت هذه الفقاعات، لكنهم يشتبهون منذ فترة طويلة في أن الانفجارات القوية للطاقة من Sgr A * قد تكون مسؤولة.
وتضيف فتحة الثقب الأسود المكتشفة حديثًا المزيد من الوقود إلى هذه النظرية، حيث ترسم خطًا مستقيمًا نسبيًا من الثقب الأسود إلى قاعدة الفقاعات، مع نهر ثابت من الغاز الساخن بينهما.
وكتب المؤلفون في دراستهم: "يمكن أن تكون المداخن بالتالي القنوات التي وفرت بها المصادر في مركز المجرة الطاقة والجسيمات لتغذية فقاعات فيرمي وإي روزيتا".

وقال الفريق إن السؤال الأكبر المتبقي هو ما إذا كانت الفقاعات قد امتلأت بانفجار ثقب أسود هائل واحد منذ فترة طويلة أو من خلال سلسلة من الانفجارات الأصغر التي حدثت بانتظام على مدى ملايين السنين. ويمكن لمزيد من الدراسة لكل من مركز المجرة والوحش الجائع الذي يتربص هناك أن تساعد في حل هذا اللغز الكوني.