يستهدف علماء الفلك عمليات التغذية الهائلة للثقوب السوداء الضخمة

انطباع الفنان عن اضطراب المد والجزر من ثقب أسود. (صوفيا داجنيلو ، NRAO / AUI / NSF)

كلما درسنا الكون ، زاد احتمال أن تدور كل مجرة ​​حول عملاق كوني - كتلة هائلة ثقب أسود ، نواة المجرة.

هناك الكثير لا نعرفه عن هذه الأجسام العملاقة - بما في ذلك السؤال الصارخ عن كيفية نموها بهذه الضخامة - لكن البحث الجديد يمكن أن يساعدنا في سد بعض الفجوات. وفقًا لمسح لاسلكي جديد لجميع المجرات في منطقة من السماء ، فإن كل ثقب أسود هائل في نواة مجرة ​​يلتهم المادة ، على الرغم من أنها تدور حولها بشكل مختلف قليلاً.

لقد حصلنا على المزيد والمزيد من الدلائل على أن كل المجرات لها كتلة هائلة الثقوب السوداء في مراكزهم. بالطبع ، يجب أن تكون هذه قد نمت إلى كتلتها الحالية ، ' قال عالم الفلك بيتر بارثيل من جامعة جرونينجن في هولندا.

'يبدو أنه ، بفضل ملاحظاتنا ، لدينا الآن عمليات النمو هذه ونبدأ ببطء ولكن بثبات في فهمها.'

هناك فجوة مضحكة في النطاق الكتلي للثقوب السوداء مما يعني أننا نفتقد جزءًا مهمًا من أحجية كيفية تشكل الثقوب السوداء الهائلة ونموها. تم اكتشاف الثقوب السوداء ذات الكتلة النجمية - تلك التي تكونت من اللب المنهار لنجم ضخم - فقط حتى142 ضعف كتلة الشمس، وحتى ذلك كان أثقل من المعتاد ، نتاج تصادم بين ثقبين أسودين صغيرين.

من ناحية أخرى ، يتراوح حجم الثقوب السوداء الهائلة بين بضعة ملايين إلى مليارات من الكتل الشمسية. قد تعتقد أنه إذا نمت الثقوب السوداء فائقة الكتلة من الثقوب ذات الكتل النجمية ، فسيكون هناك الكثير من الثقوب المتوسطة الكتلة ، ولكن تم إجراء عدد قليل جدًا من الاكتشافات.

إحدى الطرق التي يمكننا بها محاولة اكتشاف ذلك هي دراسة الثقوب السوداء نحن لديك تم اكتشافه ، لمعرفة ما إذا كان سلوكهم يمكن أن يعطينا أي أدلة ؛ هذا ما فعله فريق من علماء الفلك بقيادة جاك رادكليف من جامعة بريتوريا في جنوب إفريقيا.

كان تركيزهم على منطقة من الفضاء معروفة باسم السلع الشمالية ، وتقع في كوكبة Ursa Major. تمت دراسة هذه المنطقة ، موضوع مسح هابل للسماء العميقة ، بشكل جيد ، ولكن بشكل أساسي في الأطوال الموجية البصرية والأشعة فوق البنفسجية والأشعة تحت الحمراء.

قسم من GOODS North ، مع كل نقطة مجرة. (NASA / ESA / G. Illingworth / P. Oesch / R. Bouwens and I. Labbé ، وفريق العلوم)

أجرى رادكليف وفريقه تحليلات للمنطقة باستخدام مجموعة من الأطوال الموجية حتى الأشعة السينية ، مضيفًا ملاحظات الراديو باستخدام قياس التداخل الأساسي الطويل جدًا إلى المزيج. وهكذا ، حددوا النوى المجرية النشطة - تلك التي تحتوي على ثقب أسود نشط فائق الكتلة - والتي كانت ساطعة بأطوال موجية مختلفة.

عندما تقوم الثقوب السوداء الهائلة بتجميع المواد بشكل نشط - حيث تلتهم الغاز والغبار من الفضاء المحيط بها - ترتفع درجة حرارة المادة ، متوهجة بما يكفي من الإشعاع الكهرومغناطيسي الساطع الذي يمكن رؤيته عبر مسافات كونية شاسعة.

اعتمادًا على مقدار الغبار الذي يحجب نواة المجرة ، قد تكون بعض الأطوال الموجية لهذا الضوء أقوى ، لذلك لا يمكن استخدام نطاق طول موجي واحد لتحديد جميع نوى المجرة النشطة في رقعة من السماء.

بتجهيزه بهذه المعلومات الإضافية ، أجرى الفريق دراسة حول AGN في GOODS-North ، وقام بعدة ملاحظات.

الأول هو أنه ليس كل التراكم النشط هو نفسه. قد يبدو هذا وكأنه لا يحتاج إلى تفكير ، وقد لاحظنا بالتأكيد ثقوبًا سوداء فائقة الكتلة تتراكم بمعدلات مختلفة ، لكن البيانات لا تزال مفيدة. وجد الباحثون أن بعض الثقوب السوداء النشطة فائقة الكتلة تلتهم المواد بمعدل أسرع بكثير من غيرها ، وبعضها لا يلتهم الكثير على الإطلاق.

بعد ذلك ، قاموا بالتحقيق في وجود نشاط انفجار نجمي - أي منطقة وفترة تكوين نجمي مكثف - تتزامن مع نواة مجرية نشطة.

يُعتقد أن التغذية المرتدة من نواة مجرة ​​نشطة يمكن أن تطفئ تشكل النجوم عن طريق إبعاد جميع المواد التي تتكون منها النجوم ، لكن بعض الدراسات أثبتت ذلك. أظهر أن العكس يمكن أن يحدث ، أيضًا - يمكن أن تنهار تلك المادة التي تتعرض للصدمة والضغط من خلال التغذية المرتدة إلى نجوم صغرى.

وجدوا أن بعض المجرات لها نشاط انفجار نجمي ، والبعض الآخر ليس لديه نشاط. ومن المثير للاهتمام ، أن نشاط الانفجار النجمي المستمر يمكن أن يجعل من الصعب رؤية نواة مجرة ​​نشطة ، مما يشير إلى ضرورة إجراء المزيد من التحقيقات لتحديد دور التغذية الراجعة في التبريد بشكل أفضل.

أخيرًا ، درسوا النفاثات النسبية التي يمكن أن تنطلق من أقطاب ثقب أسود فائق الكتلة أثناء التراكم النشط. يُعتقد أن هذه النفثات تتكون من جزء صغير من المواد التي يتم توجيهها على طول خطوط المجال المغناطيسي من المنطقة الداخلية لقرص التراكم إلى أقطاب الثقب الأسود حيث يتم دفعها في الفضاء على شكل دفعات من البلازما المتأينة ، بسرعات a نسبة كبيرة من سرعة الضوء.

لسنا متأكدين تمامًا كيف ولماذا تتشكل هذه النفاثات ، وتشير أبحاث الفريق إلى أن معدل تراكم المواد لا يلعب دورًا كبيرًا. ووجدوا أن النفاثات تتشكل في بعض الأحيان فقط ، وأن ما إذا كان الثقب الأسود يأكل بسرعة أو ببطء لا يهم.

قال الباحثون إن هذه المعلومات يمكن أن تساعد في فهم سلوك التراكم ونمو الثقوب السوداء الهائلة بشكل أفضل. وقالوا إنه يظهر أيضًا أن علم الفلك الراديوي يمكن أن يلعب دورًا أكثر أهمية في هذه الدراسات في المستقبل.

مما يعني أنه في المستقبل ، سيكون لدينا مجموعة أدوات أكثر قوة لمحاولة كشف أحد أكثر الألغاز المحيرة للثقوب السوداء - من أين تأتي المقتطفات فائقة الكتلة؟

تم نشر بحث الفريق وقبوله في ورقتين في علم الفلك والفيزياء الفلكية . يمكن العثور عليها هنا و هنا .

من نحن

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