حقق باحثون من جامعة ولاية ميشيغان (MSU) اكتشافات مثيرة حول الثقب الأسود الهائل الموجود في مركز مجرة ​​درب التبانة، والمعروف باسم القوس A* (Sgr A*).

باستخدام بيانات الأشعة السينية على مدى عقد من الزمن تلسكوب نوستار التابع لناساتوفر هذه النتائج رؤى جديدة للبيئة الغامضة المحيطة بهذا الكيان الكوني العملاق.

الكشف عن التوهجات والأصداء الخفية

غريس سانجر جونسون، باحثة ما بعد البكالوريا في جامعة ولاية ميشيغان، اكتشفت ذلك قبل تسعة أعوام حرق الأشعة السينية غير المكتشفة من القوس أ* من خلال التحليل الدقيق لعشر سنوات من البيانات. هذه التوهجات عبارة عن انفجارات ضوئية عالية الطاقة في المنطقة المجاورة مباشرة للثقب الأسود، وهي منطقة يكتنفها الظلام عادة بسبب قوة الجاذبية الهائلة التي لا يستطيع حتى الضوء الإفلات منها.

وقال تشو تشانغ، المستشار في سانجر جونسون: “لدينا مقعد في الصف الأمامي لمراقبة هذه الألعاب النارية الكونية الفريدة في مركز مجرتنا درب التبانة”. توفر التوهجات فرصة نادرة لاستكشاف المناطق المحيطة بالثقب الأسود وفهم الظروف القاسية هناك بشكل أفضل.

بينما ركز سانجر جونسون الإحتراققام جاك أوتيج، وهو باحث جامعي في كلية الشرف بجامعة ولاية ميشيغان، بدراسة أصداء الأشعة السينية المنبعثة من سحابة جزيئية قريبة تسمى “الجسر”. توفر هذه الأصداء لمحة عن نشاط الرامي أ* على مدى القرون الماضية.

من خلال فحص ما يقرب من 20 عاما من البيانات نوستر وهذا الأشعة السينية المتعددة المرايا (XMM) التابعة لوكالة الفضاء الأوروبية وجد مرصد نيوتن أن سطوع سحابة يوتيج هو انعكاس متأخر للتعرض السابق للأشعة السينية. الثقب الأسود.

وأوضح أوتيج: “إن التوهج الذي نراه هو انعكاس متأخر لتدفقات الأشعة السينية السابقة من القوس A*”. يساعد التحليل في إعادة بناء جدول زمني لسلوك الثقب الأسود في الماضي، ويكشف أن القوس A* كان أكثر نشاطًا منذ حوالي 200 عام.

أهمية هذه النتائج

هذه النتائج مهمة لفهم البيئة الديناميكية في مركز مجرتنا. الثقوب السوداء القراءة المباشرة صعبة للغاية بسبب مجالات الجاذبية القوية التي تشوه الضوء والإشارات الأخرى.

ومع ذلك، من خلال دراسة تأثيرات هذه المجالات على الأجسام المحيطة، يمكن للعلماء استنتاج تفاصيل مهمة عنها الثقب الأسود وظيفة. يجسد عمل سانجر جونسون ويوتيج هذا النهج، حيث يلقي الضوء على السلوك الفوري والتاريخي للقوس أ*.

وقال شو تشانغ، الأستاذ المساعد في قسم الفيزياء وعلم الفلك بجامعة ولاية ميشيغان: “إن مساهمات جريس وجاك هي شرف كبير لنا”. “إن عملهم يجسد التزام جامعة ولاية ميشيغان بالأبحاث الرائدة ورعاية الجيل القادم من علماء الفلك. يعد هذا البحث مثالًا رائعًا لكيفية قيام علماء جامعة ولاية ميشيغان بكشف أسرار الكون لفهم طبيعة الثقوب السوداء والبيئة الديناميكية في قلب كوكبنا.” المجرة.”

فهم حروق الثقب الأسود

التوهجات المكتشفة حديثًا عبارة عن رشقات نارية مثيرة من الضوء عالي الطاقة الثقب الأسود يستهلك الغاز أجسامًا مثل السحب أو النجوم. توفر هذه التوهجات بيانات قيمة عن الظروف الفيزيائية بالقرب من أفق الحدث، وهو الحد الذي لا يمكن لأي شيء بعده الهروب من جاذبية الثقب الأسود. عندما الثقب الأسود باستخدام المادة، يتم تسخين المادة إلى درجات حرارة قصوى، والتي تتسارع وتدور نحو الداخل، مما ينبعث منها أشعة سينية مكثفة وإشعاعات أخرى في هذه العملية. يشير العلماء إلى هذا الإشعاع على أنه مشاعل.

مشاعل عادة ما تكون قصيرة، وتدوم من بضع دقائق إلى بضع ساعات، ولكنها تطلق خلال تلك الفترة كميات هائلة من الطاقة. إن إنتاج الطاقة من هذه التوهجات يعادل ملايين الشموس. وكشف تحليل سانجر جونسون، الذي استخرج البيانات من عام 2015 إلى عام 2024، عن خصائص هذه التوهجات، مما ساعد على إنشاء قاعدة بيانات شاملة للأبحاث المستقبلية. كل احتراق فهو يوفر لمحة سريعة عن العمليات الديناميكية التي تحدث بالقرب من الثقب الأسود، مما يوفر أدلة حول سلوك المادة المتراكمة وفيزياء البيئة القاسية.

وقال سانجر جونسون: “من خلال بناء بنك البيانات هذا حول توهجات Sgr A*، نأمل أن نتمكن نحن وعلماء الفلك الآخرون من تحليل خصائص توهجات الأشعة السينية هذه واستنتاج الظروف الفيزيائية في البيئة القاسية للثقب الأسود الهائل”. . ومن خلال دراسة توقيت وكثافة وتكرار هذه التوهجات، يمكن للباحثين استنتاج تفاصيل حول مقدار المادة التي يستهلكها الثقب الأسود وطبيعة القرص التراكمي المحيط به. هذه المعلومات مهمة لبناء نماذج لنمو ونشاط الثقب الأسود.