علماء الفلك يرصدون ومضات ضوئية بالقرب من الثقب الأسود في مركز مجرتنا

تمكن علماء الفلك باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي من رصد ومضات ضوئية ديناميكية بالقرب من الثقب الأسود الهائل في مركز مجرة درب التبانة. يتضمن العرض المستمر والسريع ومضات قصيرة مدتها ثوانٍ ومضات ضوئية أطول وأكثر سطوعًا بشكل مبهر على أساس يومي. تمثل ملاحظات جيمس ويب أطول نظرة وأكثرها تفصيلاً تمكن الباحثون من إجرائها حول الثقب الأسود المركزي في درب التبانة، والذي يُسمى القوس أ*، بناءً على أدلة سابقة على نشاطه عالي الطاقة. في حين أن الثقوب السوداء غير مرئية، فإن الومضات التي أطلقها القرص الدوار من الغاز الساخن والغبار، أو قرص التراكم، الذي يدور حول القوس أ* تشبه عرضًا للألعاب النارية. يعتقد علماء الفلك أن التوهجات تأتي من الحافة الداخلية لقرص التراكم خلف أفق الحدث للثقب الأسود، أو المنطقة المحيطة بالثقب الأسود حيث تكون قوة الجاذبية قوية لدرجة أن الضوء نفسه لا يستطيع الهروب، وفقًا لوكالة ناسا. قال فرهاد يوسف زادة، أستاذ الفيزياء والفلك في كلية وينبرج للفنون والعلوم بجامعة نورث وسترن، في بيان: "في بياناتنا، رأينا سطوعًا متغيرًا باستمرار. ثم فجأة، ظهرت موجة كبيرة من السطوع. ثم هدأت مرة أخرى. لم نتمكن من العثور على نمط في هذا النشاط. يبدو أنه عشوائي. كان ملف نشاط هذا الثقب الأسود جديدًا ومثيرًا في كل مرة نظرنا إليه".

مشاهدة الألعاب النارية السماوية

إن التأثير الجاذبي القوي للثقوب السوداء يجذب الغاز والغبار من أي جسم سماوي يقترب منها أكثر مما ينبغي. ويدور الغاز والغبار معًا بسرعات عالية، فيشكلان قرص التراكم الذي يغذي الثقب الأسود. وتتسبب الحركة السريعة للمادة في تسخينها، وإطلاق الطاقة في شكل إشعاع بالإضافة إلى نفاثات من المادة التي لا تصل إلى الثقب الأسود. يمكن للإشعاع والنفاثات أن تغير طريقة توزيع الغاز في جميع المجرات وتغذي تكوين النجوم، ولهذا السبب تُعتبر الثقوب السوداء الهائلة بمثابة محركات عملاقة في مراكز المجرات. راقب يوسف زاده وزملاؤه القوس أ*، والذي يُسمى أيضًا القوس أ*، لمدة 48 ساعة على مدار عام واحد بزيادات تتراوح من ثماني إلى عشر ساعات، باستخدام كاميرا الأشعة تحت الحمراء القريبة من ويب لتتبع نشاط الثقب الأسود. ورصد الفريق ما بين خمسة إلى ستة توهجات كبيرة يوميًا، بالإضافة إلى ومضات ضوئية أصغر بينهما. ويعتقد الفريق أن الانفجارات القصيرة من الضوء تنشأ عن تقلبات طفيفة ومضطربة داخل قرص التراكم والتي يمكن أن تضغط على الغاز الساخن النشط المسمى البلازما وتسبب وميضًا من الإشعاع. وفي الوقت نفسه، قد تحدث شعلات أطول وأكبر بسبب أحداث إعادة الاتصال المغناطيسي، أو عندما يصطدم مجالان مغناطيسيان مختلفان بالقرب من الثقب الأسود ويطلقان جزيئات نشطة تتحرك بسرعة تقترب من سرعة الضوء.

قوس قزح من النشاط

لقد مكنت قدرات ويب الفريق من مراقبة توهج الثقب الأسود عبر طولين موجيين مختلفين من الضوء في وقت واحد. قال يوسف زاده: ""لقد كان الأمر أشبه برؤية العالم بالألوان مقابل الأسود والأبيض، و(لقد) وجدنا قوس قزح""."هذا يخبرك بطبيعة نشاط التوهج والخصائص الفيزيائية لآلية الإشعاع، والمجال المغناطيسي وكثافة التوهجات بشكل أكثر مباشرة." قال توان دو، الأستاذ المشارك في قسم الفيزياء والفلك ونائب مدير مجموعة مركز المجرة في جامعة كاليفورنيا، إن الملاحظات توفر نظرة أعمق لكيفية تغير نشاط الثقب الأسود في السطوع بمرور الوقت. عندما لاحظ مؤلفو الدراسة الأخيرة طولين موجيين مختلفين للضوء من الثقب الأسود في وقت واحد، أدركوا أن الطول الموجي الأقصر تغير في السطوع قبل الطول الموجي الأطول. اقترحت الملاحظة أنه مع دوران الجسيمات حول خطوط المجال المغناطيسي، تفقد الطاقة بشكل أسرع. وقد لوحظت التغييرات في السطوع في الأبحاث السابقة والبيانات التكميلية الأخيرة من أداة الأشعة تحت الحمراء المتوسطة على تلسكوب ويب والمراصد الأخرى. وتؤكد الدراسة الجديدة أيضًا أن الثقب الأسود لديه "تقلب مستمر"، كما لوحظ سابقًا، كما قال مارك موريس، أستاذ الأبحاث المتميز في قسم الفيزياء والفلك في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس. لم يشارك موريس في الدراسة الجديدة. ما الذي قد يكون سبب هذه التوهجات؟ لا يزال علماء الفلك لا يعرفون، لكن من المحتمل أن الثقب الأسود التهم كوكبًا قبل بضع مئات من السنين، كما قال موريس. وعندما تطلق الشمس العواصف الشمسية، يشعر العلماء بالقلق لأن مثل هذا النشاط يمكن أن يؤثر على نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) والاتصالات وشبكة الطاقة على الأرض. ولكن على بعد 25000 سنة ضوئية، فإن النشاط عالي الطاقة والمتغير للثقب الأسود المركزي في مجرة درب التبانة ليس مصدر قلق، كما قال موريس. ومع ذلك، تسمح ملاحظات تلسكوب ويب للباحثين بفهم نوع "العواصف" التي تنشأ عندما يتم ضغط المادة وتسخينها أثناء سحبها نحو الثقب الأسود. وقال موريس: "بخلاف الاهتمام المحض بالألعاب النارية الأكثر إبهارًا التي يمكن للكون أن ينتجها، يمكن أن يكون لهذه الألعاب النارية تأثير عميق على تطور المجرات التي توجد فيها". "يمكنها إثارة أو إعاقة تكوين النجوم على نطاق واسع، ويمكنها إزالة الغاز وتطهير المجرات، مما يجعلها غير قادرة على تكوين النجوم".

نظرة أطول

لا يعتقد مؤلفو الدراسة أن الثقب الأسود كان يشهد ارتفاعًا غير عادي في النشاط، لكنهم يريدون مراقبة القوس أ* لمدة 24 ساعة متواصلة للتأكد. قال يوسف زادة: "يمكننا أيضًا أن نرى ما إذا كانت هذه التوهجات تظهر دورية (أو تتكرر) أو ما إذا كانت عشوائية حقًا". لا يزال علماء الفلك لا يعرفون مدى سرعة دوران القوس أ* أثناء التهامه للمادة، لكن الملاحظات الأطول قد توفر البيانات اللازمة للعثور على الإجابة. في النهاية، يمكن لمزيد من البيانات من ملاحظات ويب للقوس أ* أن تساعد علماء الفلك في محاكاة كيفية تصرف أقراص التراكم حول الثقوب السوداء، بالإضافة إلى مقارنة سلوكيات الثقوب السوداء الأقل نشاطًا من حيث الطاقة مع الثقوب السوداء الأكثر نشاطًا.