اكتشف علماء الفلك ثقبًا أسود يطرد نصف المادة من النجم المجاور

استخدم الباحثون الأدوات القوية للتلسكوب الكبير جدًا (VLT)، وهو مجمع بصري متطور يديره المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO) في الصحراء التشيلية، لمراقبة التدفق المكثف للطاقة القادمة من أقصى المجرة. كان الهدف الرئيسي للبحث هو نظام Swift J1727.8−1613، الواقع على مسافة حوالي 8800 سنة ضوئية من كوكبنا، والذي لفت انتباه المجتمع العلمي بعد انفجار هائل تم تسجيله في عام 2023. وتُظهر البيانات التي تم جمعها بواسطة العدسات الأرضية أن هذه الشذوذات الجاذبية تعمل بطريقة فوضوية عند امتصاص المادة، مما يؤدي إلى إهدار جزء كبير من الوليمة النجمية. تكسر الملاحظة التفصيلية النماذج المتعلقة بالكفاءة الغذائية لهذه الأجرام السماوية العملاقة.

كيف يكشف انبعاث الأشعة السينية عن المادة النجمية الضائعة

وخلال المراقبة المستمرة، تحول الجرم السماوي فجأة إلى واحدة من ألمع النقاط في السماء في نطاق الأشعة السينية، مما يسمح بالتتبع التفصيلي لأنشطته على مدار أشهر. لاحظ الخبراء أنه عندما تسحب الجاذبية الشديدة البلازما المغلية من نجم شريك، ينتهي الأمر بكمية هائلة من هذا الغاز إلى العودة إلى الفراغ من خلال رياح قوية للغاية وحزم من الإشعاع. يتناقض هذا السلوك غير المنتظم مع الأسطورة الشائعة القائلة بأن هذه المناطق من الفضاء تعمل كمكانس كهربائية كونية مثالية، مما يثبت أن آلية الامتصاص تواجه اختناقات فيزيائية شديدة. المادة التي يجب أن تختفي إلى الأبد ينتهي بها الأمر إلى إعادة تدويرها بعنف من قبل البيئة نفسها.

خلفية القضية: تُظهر صور التلسكوب غير المنشورة منكب الجوزاء كنجم مزدوج، مما يحل لغزًا قديمًا

ميكانيكا قرص التراكم والاحتكاك الذي ينير الكون

تتميز بنية Swift J1727.8−1613 بنواة مظلمة وكثيفة محاطة بحلقة دوارة تشكلت من بقايا النجم المجاور، والتي تمزقها قوى المد والجزر ببطء. وبسبب قوانين الفيزياء المرتبطة بحفظ الزخم الزاوي، فإن هذا الغاز لا يسقط في خط مستقيم نحو أفق الحدث، بل يتصاعد بشكل حلزوني تدريجيًا، مشكلًا ما يسميه علماء الفيزياء الفلكية بالقرص التراكمي. يؤدي الاحتكاك المستمر بين الجزيئات والضغط الناتج عن سحق الجاذبية إلى رفع درجة حرارة هذه الحلقة إلى ملايين الدرجات المئوية، مما يولد التوهج الشديد الذي تلتقطه التلسكوبات. في غرفة انتظار الجاذبية هذه بالضبط، تحدث معظم ديناميكيات النظام النشطة.

أحدث الاستطلاع الذي أجراه العالم نويل كاسترو سيجورا، الباحث المرتبط بجامعة وارويك في المملكة المتحدة، اختلافًا منهجيًا مهمًا مقارنة بالتحليلات السابقة حول الموضوع. وتمكن الفريق الدولي من تسجيل التحول المستمر للبيئة المحيطة بالجسم الهائل، مما أدى إلى إنشاء نوع من السجل الزمني عالي الدقة للانفجار. وأظهرت الخرائط أن البنية الفيزيائية لحلقة الغاز تتغير بشكل جذري في اللحظة المحددة التي يتم فيها إطلاق حزم الإشعاع من النظام. يثبت هذا التزامن أن تغذية وطرد الكتلة مرتبطان ارتباطًا وثيقًا بمجالات مغناطيسية غير مرئية.

في نفس الموضوع: ملاحظة غير مسبوقة تكشف كيف يطرد الثقب الأسود نصف المادة التي يلتهمها إلى الفضاء

الرياح الأسرع من الصوت وطرد الغاز بسرعات قصوى

تشير إحدى النتائج الأكثر إثارة للاهتمام التي توصل إليها البحث إلى أن أكبر قمم طرد البلازما حدثت على وجه التحديد عندما كان معدل الامتصاص المركزي في انخفاض، مما أثار دهشة المنظرين في هذا المجال. ويشير عدم التماثل الزمني هذا إلى أن عملية ابتلاع الأجرام السماوية تنطوي على آليات رفض متطورة للغاية، حيث تحتاج الطاقة المتراكمة في القرص إلى إطلاقها لتجنب الانهيار الهيكلي. وقد سمحت المراقبة المستمرة لعلماء الفلك بفهم العلاقة المباشرة بين الغاز الذي يقترب من الحافة النهائية والهروب من الغاز بسرعة أجزاء كبيرة من سرعة الضوء.

لفهم مدى تعقيد ظاهرة الرفض الجماعي هذه، رسم العلماء خريطة للمراحل الأساسية للنفايات الكونية:

• تعمل قوة الجذب الأولية على إزالة الطبقات الخارجية للنجم المرافق، مما يشكل دوامة من البلازما شديدة الحرارة التي تدور حول النواة.
• ويولد الاحتكاك الشديد في حلقة الغاز حالات عدم استقرار مغناطيسية شديدة تعمل كحاجز، مما يمنع السقوط المباشر والفوري للمادة.
• تطلق النفاثات القطبية جسيمات مشحونة في اتجاهات معاكسة لمستوى القرص، مما يخفف الضغط الحراري والمغناطيسي من النظام الثنائي.
• تستمر الرياح الكثيفة والمستمرة في النفخ بعيدًا عن القلب حتى بعد اختفاء ذروة انفجار الأشعة السينية من الرادار.

ظلت القوة القاسية لهذه الرياح النجمية نشطة لفترة طويلة بعد انتهاء مرحلة المأدبة الرئيسية، مما أدى إلى تغيير التركيب الكيميائي للفضاء المحيط. تشير الحسابات التفصيلية التي أجراها الفريق البريطاني إلى أن كمية الكتلة التي أطلقتها الطائرات تعادل عملياً الحجم الذي تمكنت النواة من ابتلاعه بنجاح أثناء تفشي المرض. من الناحية العملية، هذا يعني أن نصف البنية المسروقة من النجم الشريك انتهى بها الأمر إلى إعادتها إلى الوسط البينجمي، دون عبور الحدود التي لا يمكن للضوء الهروب منها. يعيد توازن الكتلة هذا كتابة حساب الطاقة للانفجارات المجرية.

اقرأ أيضاً: يسجل التلسكوب الأوروبي النجم المرافق لمنكب الجوزاء ويحل اللغز

التأثير المباشر على نماذج تطور الأنظمة الثنائية

هذا المستوى غير المتوقع من عدم الكفاءة في امتصاص المادة يجبر مجتمع الفيزياء الفلكية على إعادة حساب الطريقة التي تتقدم بها الأنظمة المكونة من جرمين سماويين وتتحول على مدى آلاف السنين. إذا أعاد شذوذ الجاذبية بشكل منهجي نصف ما يحاول استهلاكه، فإن عمر النجم الشريك وديناميكيات نقل الكتلة للمجموعة تتغير تمامًا. يظل الكثير من الهيدروجين والهيليوم المجرد يتجول حول المجرة، مما يبطل عمليات المحاكاة الرياضية القديمة التي تفترض الاستهلاك الكلي تقريبًا من قبل الجسم الأكثر كثافة. ويمكن للمواد المقذوفة أن تكون بمثابة مادة خام لتكوين نجوم جديدة في المستقبل.

بعد كل مرحلة من هذا التفاعل العنيف، بدءًا من أول وميض يمكن اكتشافه وحتى التبدد المضطرب لسحب الغاز، يقدم صورة صادقة بشكل لا يصدق للقوى التي تشكل مجرتنا. وأشار الباحث كايل سولومونز، الذي يعمل في جامعة كيب تاون والمؤلف المشارك للدراسة، إلى أن استنتاج هذه الأحداث المتفجرة يحمل نفس القدر من البيانات المهمة مثل لحظة الاشتعال الأولي. يكشف الاضطراب الأخير للنظام عن أسرار عميقة حول الحفاظ على الطاقة وميكانيكا السوائل الفضائية التي ستظل توجه العديد من الدراسات المستقبلية في مجال علم الفلك الرصدي.

التغطية الكاملة: آخر الأخبار (AR)