كيف "تتسرب" الطاقة من الثقوب السوداء؟ العلماء يقدمون تفسيرًا جديدًا للإجابة

تشير دراسة جديدة نُشرت في مجلة The Astrophysical Journal إلى أن الثقوب السوداء تُطلق طاقة أكبر من التقديرات السابقة. كلما زادت سرعة دوران الثقب الأسود، ارتفعت كفاءة استخراج الطاقة من قرص التراكم - الغاز والغبار المحيطين بالثقب. تُبرز الدراسة دور الأقراص كمحركات طاقة ضخمة في المجرات.

منذ عام 1977، فُسّر استخراج الطاقة من الثقوب السوداء عبر تأثير بلاندفورد - زناجيك، حيث تؤثر المجالات المغناطيسية في استخراج الطاقة على شكل نفاثات جسيمات عالية الطاقة تنطلق من قطبي الثقب. لكن بقي غير واضح حجم الطاقة المُستخرجة والعوامل التي تتحكم في العملية.

لحل الأسئلة، أجرى فريق بحثي محاكاة دقيقة لقرص التراكم حول ثقب أسود فائق الكتلة باستخدام نموذج حوسبة ثلاثي الأبعاد قائم على المغناطيسية الهيدروديناميكية النسبية العامة. يوضح جيسون دكستر، الباحث في جامعة كولورادو بولدر، أن المحاكاة كشفت استخراج كميات كبيرة من طاقة الدوران، والتي تُشع على شكل ضوء أو تُوجه لتدفق الغاز، ما يؤثر على البيئة القريبة من أفق الحدث.

ركّزت الأبحاث السابقة على مصادر أقل سطوعًا، لأن نمذجة الأقراص الكثيفة والممغنطة صعبة. تهدف الدراسة الجديدة إلى فهم دور المجالات المغناطيسية في استخراج الطاقة وتكوين النفاثات في النوى المجرّية النشطة. أوضح براسون دانغ، عضو الفريق، أن المحاكاة أظهرت أن قوة المجال المغناطيسي مرتبطة بشكل مباشر بكفاءة الاستخراج وبظهور الهالات الساطعة حول الثقوب.

أظهرت النتائج أن 10 % إلى 70 % من الطاقة الناتجة عن دوران الثقب الأسود توجه إلى النفاثات بفضل تأثير بلاندفورد - زناجيك، بينما تُستخدم الطاقة المتبقية في تسخين قرص التراكم أو تُشع كحرارة. أفاد الباحثون بأن الطاقة المسخّرة تضيء المناطق المحيطة، وتُسبب السطوع الشديد لبعض النوى المجرّية، ما يؤثر على تطور المجرات ككل.

تتجه الخطوات المستقبلية إلى تعزيز فهم الهالة التي تتكوّن حول الثقوب السوداء، وكيف تساهم الطاقة غير المستخدمة في تشكيلها، مما يمنح رؤى جديدة في فيزياء الثقوب السوداء والطاقة الكونية.