لماذا تتلألأ الثقوب السوداء؟ درس العلماء 5,000 عملاق يأكل النجوم لاكتشاف ذلك

لماذا تتلألأ الثقوب السوداء؟ درس العلماء 5,000 عملاق يأكل النجوم لاكتشاف ذلك

الطابع الزمني: 9 فبراير 2023 10:00 صباحًا

الثقوب السوداء هي أشياء غريبة ، حتى بمعايير علماء الفلك. كتلتها كبيرة جدًا ، فهي تنحني المساحة حولها بشدة بحيث لا يمكن لأي شيء الهروب ، حتى الضوء نفسه.

ومع ذلك ، على الرغم من سوادهم الشهير ، فإن البعض الثقوب السوداء مرئية تمامًا. يتم امتصاص الغاز والنجوم التي تلتهمها هذه الفراغات المجرية في قرص متوهج قبل رحلتها في اتجاه واحد إلى الحفرة ، ويمكن أن تتألق هذه الأقراص بشكل أكثر سطوعًا من المجرات بأكملها.

والأغرب من ذلك ، أن هذه الثقوب السوداء تتلألأ. يمكن أن يتغير سطوع الأقراص المتوهجة من يوم لآخر ، ولا أحد يعرف سبب ذلك تمامًا.

لقد دعمت أنا وزملائي جهود الدفاع عن الكويكبات التي تبذلها وكالة ناسا لمشاهدة أكثر من 5,000 من الثقوب السوداء الأسرع نموًا في السماء لمدة خمس سنوات ، في محاولة لفهم سبب حدوث هذا الوميض. في ورقة جديدة في طبيعة علم الفلك, لقد أبلغنا عن إجابتنا: نوع من الاضطراب الناتج عن الاحتكاك ومجالات الجاذبية والمغناطيسية الشديدة.

النجوم العملاقة

ندرس الثقوب السوداء فائقة الكتلة ، من النوع الذي يقع في مراكز المجرات وهو ضخم مثل ملايين أو بلايين الشمس.

مجرتنا ، درب التبانة ، لديها واحد من هذه العمالقة في مركزها ، كتلته حوالي أربعة ملايين شمس. بالنسبة للجزء الأكبر ، فإن 200 مليار أو نحو ذلك من النجوم التي تشكل بقية المجرة (بما في ذلك شمسنا) تدور بسعادة حول الثقب الأسود في المركز.

ومع ذلك ، فإن الأشياء ليست سلمية في كل المجرات. عندما تسحب أزواج من المجرات بعضها البعض عن طريق الجاذبية ، قد ينتهي الأمر بالعديد من النجوم وهي قريبة جدًا من الثقب الأسود في مجرتهم. هذا ينتهي بشكل سيء بالنسبة للنجوم: لقد تمزقوا والتهمتهم.

نحن على ثقة من أن هذا حدث في مجرات ذات ثقوب سوداء تزن ما يصل إلى مليار شمس ، لأننا لا نستطيع أن نتخيل كيف كان من الممكن أن تنمو هذه الثقوب بهذه الضخامة. ربما حدث أيضًا في درب التبانة في الماضي.

يمكن للثقوب السوداء أيضًا أن تتغذى بطريقة أبطأ وأكثر لطفًا: عن طريق امتصاص سحب الغاز المنبعثة من النجوم المسنة المعروفة باسم العمالقة الحمراء.

وقت الأكل

في دراستنا الجديدة ، نظرنا عن كثب في عملية التغذية بين 5,000 ثقب أسود الأسرع نموًا في الكون.

في دراسات سابقة ، اكتشفنا الثقوب السوداء ذات الشهية الأكثر نهمًا. في العام الماضي ، وجدنا ثقبًا أسود يأكل أشياء تساوي قيمة الأرض كل ثانية. في عام 2018 ، وجدنا واحدًا يأكل شمس كاملة كل 48 ساعة.

لكن لدينا الكثير من الأسئلة حول سلوكهم الغذائي الفعلي. نحن نعلم أن المواد في طريقها إلى الحفرة تدور بشكل لولبي في "قرص تراكم" متوهج يمكن أن يكون ساطعًا بدرجة كافية لتتفوق على مجرات بأكملها. تسمى هذه الثقوب السوداء التي تتغذى بشكل واضح بالكوازارات.

معظم هذه الثقوب السوداء بعيدة جدًا - بعيدة جدًا بالنسبة لنا لرؤية أي تفاصيل للقرص. لدينا بعض الصور لأقراص التراكم حول الثقوب السوداء القريبة ، لكنها تتنفس فقط بعض الغازات الكونية بدلاً من الاستمتاع بالنجوم.

خمس سنوات من الخفقان في الثقوب السوداء

In عملنا الجديد، استخدمنا بيانات من تلسكوب أطلس التابع لناسا في هاواي. إنه يمسح السماء بأكملها كل ليلة (إذا سمح الطقس) ، ويراقب الكويكبات التي تقترب من الأرض من الظلام الخارجي.

تحدث عمليات المسح هذه للسماء بأكملها أيضًا لتوفير سجل ليلي لتوهج الثقوب السوداء الجائعة ، في أعماق الخلفية. وضع فريقنا فيلمًا مدته خمس سنوات لكل من تلك الثقوب السوداء ، يُظهر التغيرات اليومية في السطوع الناتجة عن الدوامة المتوهجة للفقاعات والغليان لقرص التنامي.

يمكن أن يخبرنا وميض هذه الثقوب السوداء شيئًا عن أقراص التراكم.

في عام 1998 ، اقترح عالما الفيزياء الفلكية ستيفن بالبوس وجون هاولي نظرية "عدم الاستقرار الممغنط الدوراني"الذي يصف كيف يمكن للمجالات المغناطيسية أن تسبب اضطرابات في الأقراص. إذا كانت هذه هي الفكرة الصحيحة ، فيجب أن تصدر الأقراص صوتًا في أنماط منتظمة. سوف تومض في أنماط عشوائية تتكشف مع دوران الأقراص. تدور الأقراص الأكبر حجمًا بشكل أبطأ مع وميض بطيء ، بينما تومض المدارات الأكثر إحكامًا والأسرع في الأقراص الأصغر بسرعة أكبر.

لكن هل تثبت الأقراص الموجودة في العالم الحقيقي هذه البساطة ، دون مزيد من التعقيدات؟ (ما إذا كانت كلمة "بسيطة" هي الكلمة الصحيحة للاضطراب في بيئة شديدة الكثافة وخارجة عن السيطرة ومضمنة في مجالات جاذبية ومغناطيسية مكثفة حيث يكون الفضاء نفسه منحنياً إلى نقطة الانهيار ربما يكون سؤالاً منفصلاً).

باستخدام الأساليب الإحصائية ، قمنا بقياس مقدار الضوء المنبعث من 5,000 قرص لدينا مع مرور الوقت. بدا نمط الخفقان في كل واحدة مختلفًا إلى حد ما.

لكن عندما قمنا بفرزها حسب الحجم والسطوع واللون ، بدأنا في رؤية أنماط مثيرة للاهتمام. تمكنا من تحديد السرعة المدارية لكل قرص - وبمجرد ضبط ساعتك للتشغيل بسرعة القرص ، بدأت جميع أنماط الخفقان في الظهور كما هي.

هذا السلوك العالمي تنبأت به بالفعل نظرية "عدم استقرار الدوران المغناطيسي". كان ذلك مطمئنًا! هذا يعني أن هذه العواصف العاصفة المحيرة للعقل هي "بسيطة" بعد كل شيء.

ويفتح إمكانيات جديدة. نعتقد أن الاختلافات الدقيقة المتبقية بين أقراص التراكم تحدث لأننا ننظر إليها من اتجاهات مختلفة.

الخطوة التالية هي فحص هذه الاختلافات الدقيقة عن كثب ومعرفة ما إذا كانت تحمل أدلة لتمييز اتجاه الثقب الأسود. في النهاية ، قد تكون قياساتنا المستقبلية للثقوب السوداء أكثر دقة.المحادثة

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.

الصورة الائتمان: تعاون EHT

الطابع الزمني:

اكثر من التفرد المحور