ثقب أسود هائل هائل يتحدى التوقعات

وينتج الكوازار كميات كبيرة من الإشعاع والنفاثات القوية، ولكن تأثيره على محيطه أقل مما كان متوقعا.

لقد كشف علماء الفلك عن وجود كتلة رائعة الثقب الأسود لم ترق إلى مستوى التوقعات. وعلى الرغم من أنه مسؤول عن مستويات عالية من الإشعاع والنفاثات القوية، إلا أن هذا الثقب الأسود الهائل لا يؤثر على محيطه مثل العديد من نظرائه في المجرات الأخرى.

دبليو إيبرلي، رئيس قسم علم الفلك والفيزياء الفلكية وأستاذ الفيزياء في ولاية بنسلفانيا. تم نشر ورقة تصف هذه النتائج من قبل فريق يضم نيل براندت. الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.

صورة مقربة لأقرب كوازار

الدراسة باستخدام البيانات من ناسارصد مرصد شاندرا للأشعة السينية أقرب نجم زائف إلى الأرض. يقع الكوازار المسمى H1821+643 على بعد حوالي 3.4 مليار سنة ضوئية من الأرض ويقع في مجموعة من المجرات. الكوازارات عبارة عن ثقوب سوداء نادرة ومكثفة تسحب المواد بقوة إلى الداخل، مما ينتج عنه إشعاعات مكثفة وفي بعض الأحيان نفاثات قوية.

وقال براندت: “لطالما أردت استكشاف هذا الكوازار الرائع بشكل أفضل من خلال رؤية أكثر وضوحًا للقمر”. “لقد شككت في أن “لحاء” هذا الكوازار سيكون أسوأ من “عضته” – أي أن ألعابه النارية المثيرة للإعجاب لم تنطوي على تأثير بيئي مثير للإعجاب. أنا سعيد بأن تصميمنا الدؤوب قد أتى بثماره أخيرًا وأكد شكوكي!”

في وسط هذه الصورة يوجد الكوازار H1821+643، وهو ثقب أسود فائق السرعة اكتشفه علماء الفلك، وينتج إشعاعًا مكثفًا ونفثًا من الجسيمات التي تظهر باللون الأحمر في بيانات الراديو، ولكنها لا تصل إليه. يقع H1821+643 في منتصف المجرة، وهو محاط بكمية كبيرة من الغاز الساخن المكتشف في الأشعة السينية بواسطة القمر الأزرق. تشير درجة الحرارة المرتفعة وكثافة الغاز الساخن المحيط بالكوازار إلى أن تأثير الثقب الأسود على مجرته المضيفة أضعف من تأثير العديد من نظرائه في المجرات الأخرى. H1821+643 هو أقرب نجم زائف إلى الأرض في مجموعة المجرات. ويقع على بعد 3.4 مليار سنة ضوئية من الأرض، وتبعد الصورة بأكملها حوالي مليون سنة ضوئية عن الكوازار. حقوق الصورة: الأشعة السينية: NASA/CXC/Univ. نوتنغهام / ه. راسل وآخرون؛ الراديو: NSF/NRAO/VLA؛ معالجة الصور: ناسا/CXC/SAO/N. فولك

تأثير الكوازار: فحص شامل

الثقوب السوداء الهائلة، التي تنمو بشكل أسرع بكثير من النجوم الزائفة، تسحب مادة أقل بكثير. وقد قام علماء الفلك بدراسة تأثير هذه الثقوب السوداء الشائعة جدًا من خلال مراقبة تلك الموجودة في مراكز المجرات. تمنع الانفجارات المنتظمة الصادرة عن مثل هذه الثقوب السوداء الكميات الهائلة من الغاز شديد السخونة الموجودة فيها من التبريد، مما يحد من عدد النجوم التي تتشكل في المجرات المضيفة لها وكمية الوقود التي يتم ضخها نحو الثقب الأسود. لا يُعرف الكثير عن كيفية تأثير الكوازارات الموجودة في مجموعات المجرات على محيطها.

وقالت هيلين راسل: “تظهر دراستنا أن النجوم الزائفة يبدو أنها تخلت عن القيود التي تفرضها الثقوب السوداء التي تنمو ببطء”. جامعة نوتنغهام وفي المملكة المتحدة، قاد دراسة جديدة. “إن جوع الثقب الأسود لا يضاهي تأثيره.”

إظهار المفارقة الكونية

للتوصل إلى هذا الاستنتاج، استخدم الفريق تشاندرا لدراسة الغاز الساخن الذي يغطي H1821+643 والمجرة المضيفة له. جعلت الأشعة السينية الساطعة الصادرة عن الكوازار من الصعب دراسة الأشعة السينية الأضعف الصادرة عن الحرارة. غاز

وقال المؤلف المشارك بول نولسن من مركز هارفارد وسميثسونيان للفيزياء الفلكية: “كان علينا إزالة وهج الأشعة السينية بعناية للكشف عن تأثير الثقب الأسود”. “يمكننا أن نرى أنه في الواقع ليس له تأثير يذكر على المناطق المحيطة به.”

ديناميات الغاز والآثار المستقبلية

ووجد الفريق أن كثافة الغاز بالقرب من الثقب الأسود في مركز المجرة أعلى بكثير ودرجة حرارة الغاز أقل بكثير مما هي عليه في المناطق البعيدة. ويتوقع العلماء أن يتصرف الغاز الساخن بهذه الطريقة عندما تكون هناك مصادر قليلة أو معدومة للطاقة – تنبعث عادة من ثقب أسود – لمنع الغاز الساخن من التبريد والتدفق نحو قلب العنقود.

وقالت لوسي كلوز، المؤلفة المشاركة من الجامعة المفتوحة في إنجلترا: “تنتج معظم الثقوب السوداء حرارة أقل بكثير من غيرها في مراكز مجموعات المجرات، مما يسمح للغاز الساخن بالتبريد بسرعة وتكوين أجسام جديدة. وتعمل النجوم أيضًا كوقود للغازات الساخنة”. الحفرة السوداء.

وتوصل الباحثون إلى أن الغاز الساخن الذي يعادل كتلة الشمس 3000 مرة يبرد على مدار عام، مما يجعله غير مرئي في الأشعة السينية. يمكن لهذا التبريد السريع أن يوفر بسهولة ما يكفي من المواد لـ 120 كتلة شمسية من النجوم الجديدة التي تتشكل في المجرة المضيفة كل عام، و40 كتلة شمسية يستهلكها الثقب الأسود كل عام.

قام الفريق أيضًا بالتحقيق في احتمال أن الإشعاع الصادر من الكوازار يبرد الغاز الساخن الموجود في العنقود مباشرة. تتضمن فوتونات الضوء الصادرة عن الكوازار تصادمات مع الإلكترونات الموجودة في الغاز الساخن، مما يتسبب في زيادة طاقة الفوتونات وفقدان الإلكترونات للطاقة وتبريدها. وتشير دراسة الفريق إلى أن هذا النوع من التبريد قد يحدث في العنقود الذي يحتوي على H1821+643، ولكنه أضعف من أن يفسر تبريد الغاز على نطاق واسع.

وقال المؤلف المشارك توماس برابين من جامعة نوتنغهام: “حتى لو برد الثقب الأسود دون حقن الحرارة في بيئته، فإن الوضع الحالي لن يستمر إلى الأبد”. “في نهاية المطاف، يجب أن يؤدي استهلاك الثقب الأسود السريع للوقود إلى زيادة قوة نفاثاته وتسخين الغاز بقوة. ومن ثم يجب أن يتباطأ الثقب الأسود ومجرته بشكل حاد.”

المرجع: HR Russell، PEJ Nulsen، AC Fabian، TE Braben، WN Brandt، L Cleews، McDonald، CS Reynolds، JS Sanders and S24 January 20 , الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
دوى: 10.1093/mnras/stae026

تم دعم عمل براندت في هذا المشروع من قبل كرسي عائلة إيبرلي بولاية بنسلفانيا في علم الفلك والفيزياء الفلكية ومركز شاندرا للأشعة السينية.