ثقب أسود هائل يطلق شعاعًا عالي الطاقة مباشرة على الأرض

[إعلان 1]

تمكنت مهمة تابعة لوكالة ناسا من رصد ثقب أسود فائق الكتلة يوجه شعاعًا عالي الطاقة نحو الأرض من مسافة 400 مليون سنة ضوئية.

محاكاة ماركاريان 421 التي ينبعث منها شعاع عالي الطاقة. الصورة: ناسا/بابلو جارسيا — محاكاة ماركاريان 421 التي ينبعث منها شعاع عالي الطاقة. الصورة: *ناسا/بابلو جارسيا*

تُحاط الثقوب السوداء الهائلة النشطة بأقراص دوارة من مادة تُسمى أقراص التراكم، تُغذيها بمرور الوقت. ثم تنتقل بعض المواد التي لا تستطيع امتصاصها إلى القطبين، حيث تُقذف بسرعة تقارب سرعة الضوء. تُنتج هذه العملية إشعاعًا كهرومغناطيسيًا شديد السطوع وعالي الطاقة. في بعض الحالات، كما هو الحال في الحالة التي رصدتها ناسا مؤخرًا، يوجه الشعاع مباشرةً نحو الأرض في ظاهرة تُسمى "المتوهج"، وفقًا لما ذكرته لايف ساينس في 30 يوليو.

يقع النجم البلازار، المسمى ماركاريان ٤٢١، في كوكبة الدب الأكبر، وقد رصدته مهمة مستكشف قياس الاستقطاب بالأشعة السينية (IXPE) التابعة لناسا، والتي أُطلقت في ديسمبر ٢٠٢١. يرصد مستكشف قياس الاستقطاب بالأشعة السينية خاصيةً من خصائص المجالات المغناطيسية تُسمى الاستقطاب، والتي تُشير إلى اتجاه المجال المغناطيسي. يُظهر استقطاب النفث المنبعث من ماركاريان ٤٢١ أن الجزء من النفث الذي تتسارع فيه الجسيمات يحتوي أيضًا على مجال مغناطيسي ذي بنية ملتوية.

تمتد البلازارات عبر الفضاء لملايين السنين الضوئية، إلا أن آليات تكوينها لم تُفهم بالكامل بعد. مع ذلك، قالت لورا دي جيسو، عالمة الفيزياء الفلكية في وكالة الفضاء الإيطالية والمؤلفة الرئيسية للدراسة، إن النتائج الجديدة المتعلقة بماركاريان 421 قد تُسهم في تسليط الضوء على هذه الظاهرة الكونية.

السبب الرئيسي وراء سطوع نفثات الثقب الأسود الهائل النشط هو أن الجسيمات تقترب من سرعة الضوء، مُصدرةً طاقات هائلة، ومُتوافقةً مع نظرية النسبية الخاصة لأينشتاين. كما تُعزز نفثات البلازر حقيقة أن مسارها نحو الأرض يُضخّم الطول الموجي للضوء، مما يزيد من تردده وطاقته. والنتيجة هي أن البلازر يمكن أن يكون أكثر سطوعًا من مجموع ضوء جميع نجوم المجرة مجتمعةً. يستخدم IXPE الآن هذا الضوء لرسم خريطة فيزيائية لمركز نفث ماركاريان 421 وتحديد مصدر الشعاع المتوهج.

أظهر تحليل بيانات IXPE أن استقطاب الشعاع انخفض إلى 0% في الرصدتين الأولى والثانية. ووجد الفريق أن المجال المغناطيسي الدوار يشبه حلزون الفلين. ولم تؤثر قياسات الإشعاع الكهرومغناطيسي في الأشكال الضوئية والأشعة تحت الحمراء والراديو على استقرار الشعاع أو بنيته. وهذا يعني أن موجات الصدمة انتشرت على طول المجالات المغناطيسية الملتوية لماركاريان 421. وتقدم النتائج الجديدة أوضح دليل حتى الآن على أن المجالات المغناطيسية الملتوية تساهم في موجات الصدمة التي تُسرّع الجسيمات في الشعاع.

ويخطط الفريق لمواصلة استكشاف ماركاريان 421 بالإضافة إلى تحديد النجوم المتوهجة الأخرى ذات الخصائص المماثلة لفهم الآلية وراء الظاهرة.

آن كانج (وفقًا لموقع لايف ساينس )

[إعلان 2]
رابط المصدر