ثقب أسود غريب يطلق النفاثات المتذبذبة لأنها تسحب الزمكان

(ICRAR)

على بعد حوالي 7800 سنة ضوئية ، في كوكبة الدجاجة ، تكمن في غاية الغرابة ثقب أسود . يطلق عليه V404 Cygni ، وفي عام 2015 ، كانت التلسكوبات حول العالم تحدق في دهشة وهي تستيقظ من السكون لتلتهم المواد من نجم على مدار أسبوع.

قدم هذا الحدث الواحد ثروة من المعلومات التي لا يزال علماء الفلك يحللونها. وقد اكتشفوا للتو حدثًا مذهلاً: الطائرات النسبية تتأرجح بسرعة كبيرة بحيث يمكن رؤية تغيرها في الاتجاه في دقائق معدودة.

وأثناء قيامهم بذلك ، ينفثون سحبًا عالية السرعة من البلازما.

'هذا أحد أكثر أنظمة الثقوب السوداء استثنائية التي صادفتها في حياتي' قال عالم الفيزياء الفلكية جيمس ميلر جونز من المركز الدولي لبحوث الفلك الراديوي (ICRAR) في جامعة كيرتن في أستراليا في أبريل.

V404 Cygni هو نظام مكروي ثنائي يتكون من ثقب أسود تبلغ كتلته تسعة أضعاف كتلة الشمس ونجم مصاحب ، وهو عملاق أحمر مبكر أصغر قليلاً من الشمس.

الثقب الأسود يلتهم العملاق الأحمر ببطء ؛ تدور المادة المسحوبة بعيدًا عن النجم حول الثقب الأسود على شكل قرص تراكمي ، مثل الماء الذي يدور حول الصرف. المناطق الأقرب للقرص كثيفة وساخنة بشكل لا يصدق ومشرقة للغاية ؛ وعندما يتغذى الثقب الأسود ، فإنه يطلق دفعات قوية من البلازما ، على الأرجح من أقطابها.

لا يعرف العلماء الآلية الدقيقة وراء إنتاج الطائرات النفاثة. يعتقدون أن المواد من الحافة الداخلية لقرص التراكم يتم توجيهها على طولخطوط المجال المغناطيسي للثقب الأسود، والتي تعمل بمثابة سنكروترون لتسريع الجسيمات قبل إطلاقها بسرعات هائلة.

لكن نفاثات V404 Cygni المتذبذبة ، التي تنطلق في اتجاهات مختلفة في أوقات مختلفة ، على مثل هذه النطاقات الزمنية المتغيرة بسرعة ، وبسرعات تصل إلى 60 في المائة من سرعة الضوء ، هي في فئة خاصة بها.

'نعتقد أن قرص المادة والثقب الأسود غير محاذين' ، قال ميلر جونز . 'يبدو أن هذا يتسبب في تذبذب الجزء الداخلي من القرص مثل قمة دوارة ونفث ناري في اتجاهات مختلفة أثناء تغيير الاتجاه.'

قال الباحثون إنه يشبه إلى حد ما قمة الغزل التي تبدأ في التذبذب أثناء تباطؤها. يسمى هذا التغيير في محور الدوران لجسم الغزل السبق . في هذه الحالة بالذات ، لدينا تفسير مفيد لذلك من باب المجاملة ألبرت أينشتاين.

في نظريته النسبية العامة ، توقع أينشتاين تأثير يسمى سحب الإطار . أثناء دورانه ، يكون مجال الجاذبية للثقب الأسود الدوار شديدًا لدرجة أنه يسحب الزمكان معه. (هذا هو أحد الآثاريأمل العلماء في المراقبة عندما يلتقطون صورةمن الظلام .)

في حالة V404 Cygni ، يبلغ عرض قرص التراكم حوالي 10 ملايين كيلومتر (6.2 مليون ميل). أدى اختلال محاذاة محور دوران الثقب الأسود مع قرص التراكم إلى تشويه بضعة آلاف من الكيلومترات الداخلية للقرص المذكور.

يسحب تأثير سحب الإطار بعد ذلك الجزء المشوه من القرص جنبًا إلى جنب مع دوران الثقب الأسود ، مما يؤدي إلى ميل النفاث في جميع الاتجاهات. بالإضافة إلى ذلك ، يتم نفخ هذا الجزء الداخلي من قرص التراكم مثل كعكة دونات صلبة تتقدم أيضًا.

'هذه هي الآلية الوحيدة التي يمكننا التفكير فيها والتي يمكن أن تفسر الحركة الاستباقية السريعة التي نراها في V404 Cygni ،' قال ميلر جونز .

إنه سريع جدًا لدرجة أن الطريقة المعتادة التي تستخدمها التلسكوبات الراديوية لتصوير الفضاء كانت عديمة الفائدة عمليًا. عادة ، تعتمد هذه الأجهزة على التعريضات الطويلة ، ومراقبة المنطقة لعدة ساعات في كل مرة ، وتتحرك عبر السماء لتتبع هدفها. ولكن في هذه الحالة ، أنتجت الطريقة صورًا ضبابية للغاية بحيث لا يمكن استخدامها.

لذلك اضطر الفريق إلى استخدام طريقة مختلفة ، حيث أخذ 103 صورًا منفصلة مع أوقات تعريض لمدة 70 ثانية فقط وربطها معًا لإنشاء فيلم - وبالتأكيد كانت هناك نفاثات متذبذبة متذبذبة في الفضاء.

'لقد أدهشنا ما رأيناه في هذا النظام - كان الأمر غير متوقع تمامًا ،' قال الفيزيائي جريج سيفاكوف من جامعة ألبرتا.

إن العثور على هذا الفلكي أولاً قد عمّق فهمنا لكيفية ذلك الثقوب السوداء ويمكن أن ينجح تكوين المجرات. يخبرنا المزيد عن هذا السؤال الكبير: 'كيف وصلنا إلى هنا؟'

تم نشر البحث في طبيعة سجية .

نُشرت نسخة من هذه المقالة لأول مرة في أبريل 2019.

من نحن

نشر حقائق تقارير مستقلة ومثبتة عن الصحة والفضاء والطبيعة والتكنولوجيا والبيئة.