علماء الفلك يشهدون ثقبًا أسود هائلًا أثناء تناول وجبة كونية قبل أن “تتجشأ” الطائرات الراديوية بعد 300 يوم

وباستخدام المركبة الفضائية للأشعة السينية التابعة لناسا سويفت مع عمليات الرصد الراديوي، لاحظ علماء الفلك ثقبًا أسود هائلًا يتجشأ نفاثات راديوية بعد 300 يوم من تناول وجبة كونية ثقيلة. وتمكن الفريق أيضًا من تقدير كتلة هذا العملاق الكوني المغذي، والذي يقع في قلب مجموعة بيرسيوس، وهي مجموعة ضخمة من آلاف المجرات.

ال الثقب الأسود تقع في مركز المجرة NGC 1275، التي تبعد حوالي 225 سنة ضوئية، وهي ألمع مجرة ​​في المجرة. مجموعة بيرسيوس. ال ثقب أسود هائل اشتعلت لأول مرة في الأشعة السينية، مما يدل على زيادة في معدل تراكم المادة. تتواجد الثقوب السوداء فائقة الكتلة التي تتغذى بشكل نشط في مناطق تسمى النوى المجرية النشطة (AGNs)، حيث تعمل جاذبيتها الهائلة على تسخين المادة المحيطة، مما يجعلها تتوهج بشكل ساطع. يتم تعزيز هذه الانبعاثات عن طريق المواد الموجهة إلى قطبي الثقب الأسود المركزي، حيث يتم إطلاقها على شكل نفاثات مزدوجة قوية تتألق عبر الكون. الطيف الكهرومغناطيسيوخاصة في موجات الراديو

إن رصد النفاثات الراديوية التالية من AGN في قلب NGC 1275 عبر توهج موجات الراديو أمر بالغ الأهمية لفهم العلاقة بين قرص المادة الذي يحيط بالثقب الأسود ويغذيه، والذي يسمى قرص التراكم، والنفاثات التي يطلقها. يعد هذا ما يسمى بالاقتران القرصي النفاث أمرًا أساسيًا لتطوير صورة أفضل لكيفية تأثير الثقوب السوداء تشكيل النجوم في المجرات التي تتواجد فيها، وبالتالي نمو تلك المجرات.

إن إبداء هذه الملاحظات ليس بالأمر السهل. المركبة الفضائية المثالية لمراقبة انبعاثات الأشعة السينية هي شاندرا، لكنها لا ترصد NGC 1275 بشكل متكرر بما يكفي لمراقبة سلوكها على المدى الطويل. قد يفتقر مرصد Neil Gehrels Swift التابع لناسا إلى قوة شاندرا، ولكن بعد إطلاقه في عام 2004، جمع كمية هائلة من البيانات المتعلقة بـ NGC 1275 وثقبه الأسود المركزي الهائل.

“من الصعب إلى حد ما رؤية المنطقة الداخلية من AGN لأن NGC 1275 تقع في مركز المجرة الضخمة. مجموعة بيرسيوس من المجراتقالت قائدة الفريق سارة كيتشوم من جامعة ميشيغان لموقع Space.com: “ما يضيف ضوءًا إضافيًا إلى ملاحظاتنا. لقد طورنا نموذجًا سمح لنا بإزالة الانبعاثات العنقودية من بيانات سويفت الأرشيفية، وبذلك تمكنا من رؤية التغيرات في تدفق الأشعة السينية من الغاز المتراكم إلى الثقب الأسود في NGC 1275، من عام 2007 إلى عام 2025”.

قد ترغب

وأضاف كيتشوم أن قدرات سويفت كانت أساسية في هذا التحقيق في NGC 1275، وهو المختبر المثالي لدراسة اقتران القرص النفاث.

وتابع باحث جامعة ميشيغان: “كانت هناك دراسات على مجرات أخرى تحتوي على AGN تظهر دليلاً على الاقتران بين تراكم الغاز المتتبع في ضوء الأشعة السينية وانبعاث الغاز في النفاثات، المتتبع في ضوء الراديو. لكن NGC 1275 يكشف عن تأثير نفاثات الثقب الأسود على المقاييس المكانية الكبيرة بشكل أفضل من أي نظام آخر”.

كان الحرق شديدًا لدرجة أن الفريق اضطر إلى استبعاد أ حدث اضطراب المد والجزر (TDE) كسبب. تحدث هذه عندما يقترب نجم سيئ الحظ من تأثير الجاذبية الهائل لثقب أسود فائق الكتلة. يولد هذا التأثير قوى مد وجزر مكثفة تعمل في نفس الوقت على سحق النجم والضغط عليه، مما يؤدي إلى “تصغيره” والسماح للثقب الأسود بتناول بعض معكرونة البلازما.

وقال كيتشوم: “لقد تمكنا من استبعاد TDEs كسبب”. “وهكذا، من المحتمل أن يكون التوهج ناجما عن ارتفاع في معدل تراكم المادة على الثقب الأسود.”

وباستخدام بيانات سويفت، تمكن الفريق من استنتاج نصف القطر الذي تنبعث منه الإشعاعات من النوى المجرية النشطة. نظرًا لأن حجم الثقب الأسود يرتبط ارتباطًا مباشرًا بكتلته، فهذا يعني أن الباحثين تمكنوا من تقييد كتلة الثقب الأسود الموجود في قلب NGC 1275. وقد قرروا أن هذا الثقب الأسود الهائل له كتلة تتراوح بين 100 مليون مرة كتلة الشمس ومليار كتلة شمسية.

ماذا تقرأ بعد ذلك

بعد ذلك، قارن الفريق بياناتهم ببيانات الراديو المعروفة لفهم العلاقة بين انبعاث الأشعة السينية والنفاثات الراديوية التي تعطل الغاز في NGC 1275 بشكل أفضل.

وأضافت كيتشوم أنها وزملاؤها عثروا على دليل مبدئي على وجود تأخير لمدة 300 يوم تقريبًا بين توهج الأشعة السينية وانبعاث الموجات الراديوية. يشير هذا إلى الوقت الذي تستغرقه البلازما للانتقال من قاعدة النفاث إلى عقدة أو صدمة تنشأ عندما تصطدم بالغاز أو الغبار المحيط.

وقال كيتشوم: “يجب اختبار هذا بشكل أكبر في المستقبل. فبيانات الأشعة السينية لدينا لا تأخذ سوى عينات قليلة من التغييرات في NGC 1275”. “هذا يجعل من الصعب تحديد العلاقة الدقيقة بين الأشعة السينية والإشعاع الراديوي لأجزاء كبيرة من منحنى الضوء لدينا، لذلك سنحتاج إلى المزيد من بيانات الأشعة السينية لمواصلة دراسة هذا الارتباط.”

وأضاف الباحث أنه إذا تم إنتاج توهجات الأشعة السينية بالقرب من الثقب الأسود، فيجب رؤية صدى لهذه التوهجات قادمًا من القرص التراكمي.

“يُرى خط انبعاث من الحديد المحايد في بيانات NGC 1275، وقد يكون هذا هو الصدى. ومع ذلك، فمن المحتمل أننا نحتاج إلى العديد من الملاحظات مع XMM-نيوتن و XRISM (مهمة التصوير بالأشعة السينية والتحليل الطيفي) لإنشاء هذا الاتصال حقًا”.

تم قبول بحث الفريق للنشر في مجلة Astrophysical Journal Letters ، مع توفر نسخة لمراجعة النظراء مسبقًا على موقع المستودع arXiv.