وجد علماء الفلك ثقبًا أسود فائق الكتلة (SMBH) مع جدول تغذية منتظم بشكل غير عادي. العملاق هو نواة مجرة نشطة (AGN) في قلب مجرة سيفرت 2 GSN 069. وتبعد AGN حوالي 250 مليون سنة ضوئية عن الأرض وتحتوي على حوالي 400000 مرة من كتلة الشمس.
استخدم فريق علماء الفلك مرصد وكالة الفضاء الأوروبية XMM-Newton ومرصد Chandra X-ray من ناسا لمراقبة انبعاثات الأشعة السينية لـ SMBH. كل 9 ساعات تقريبًا ، يتوهج الثقب الأسود بشكل ساطع مع الأشعة السينية أثناء سحب المواد إليه. وجد علماء الفلك ثقبين أسودين نجميين آخرين يتوهجان بانتظام أثناء إطعامهما ، لكن هذا النوع من الانتظام في ثقب أسود فائق الكتلة لم يسبق له مثيل من قبل.
"هذا الثقب الأسود على خطة وجبات لم نرها من قبل".
جيوفاني مينيوتي ، المؤلف الرئيسي ، مركز ESA لعلم الأحياء الفلكية ، إسبانيا.
نُشرت الورقة التي تحدد هذا الاكتشاف في مجلة Nature بعنوان: "انفجارات أشعة سينية شبه دورية لمدة تسع ساعات من نواة مجرة سوداء منخفضة الكتلة." المؤلف الرئيسي هو جيوفاني مينيوتي من مركز ESA التابع لعلم الأحياء الفلكية في إسبانيا. وفقا للصحيفة ، تستهلك SMBH حوالي أربعة أقمار بقيمة المواد ثلاث مرات كل يوم. وهذا يعني أنه في كل مرة يتغذى الثقب الأسود ، فإنه يستهلك حوالي مليون مليار مليار من المواد.
قال مينيوتي في بيان صحفي: "هذا الثقب الأسود على خطة وجبات لم نرها من قبل". "هذا السلوك غير مسبوق لدرجة أننا اضطررنا إلى صياغة تعبير جديد لوصفه:" الانفجارات شبه الدورية بالأشعة السينية "."
تم التعرف على انبعاثات الأشعة السينية من SMBH هذه وملاحظتها منذ يوليو 2010 ، ولكنها كانت ثابتة. تستند الورقة الجديدة إلى 54 يومًا من الملاحظات بدءًا من ديسمبر 2018 ، بدءًا من مرصد XMM-Newton التابع لوكالة الفضاء الأوروبية. رصد هذا المرصد انفجارين في 24 ديسمبر. في شهر يناير ، وجدت XMM-Newton ثلاثة أخرى من هذه الرشقات المنتظمة.
ثم طلب علماء الفلك المزيد من وقت المراقبة مع مرصد تشاندرا التابع لناسا للتحقيق. لاحظ شاندرا خمسة أحداث أخرى. خلال الثورات المنتظمة الحالية ، يزداد نشاط حرق الأشعة السينية بمقدار مرتين من حيث الحجم على انبعاثات الأشعة السينية الخلفية. يستمر كل توهج لأكثر من ساعة واحدة ويحدث كل تسع ساعات.
قال المؤلف المشارك ريتشارد ساكستون ، من المركز الأوروبي لعلم الفلك في مدريد ، إسبانيا: "من خلال دمج البيانات من هاتين المراقبين بالأشعة السينية ، قمنا بتتبع هذه الانفجارات الدورية لمدة 54 يومًا على الأقل". "يمنحنا هذا فرصة فريدة لمشاهدة تدفق المادة إلى ثقب أسود فائق الكتلة يتزايد سرعته ويتباطأ بشكل متكرر."
خلال كل من هذه الانفجارات ، يكون إحراق الأشعة السينية أكثر إشراقًا 20 مرة مما كان عليه خلال الفترات الهادئة. كما ترتفع درجة حرارة الغاز الداخل. ترتفع من حوالي مليون درجة فهرنهايت في فترات أكثر هدوءًا إلى 2.5 مليون درجة فهرنهايت أثناء التوهج. درجة الحرارة الأعلى هي تقريبًا نفس درجة حرارة الغاز حول معظم SMBHs التي تنمو بنشاط.
سبب هذه المشاعل العادية غير معروف. الغاز الساخن 2.5 مليون درجة فهرنهايت المحيط بـ GSN 069 هو نفس درجة حرارة الغاز المحيط بـ SMBHs الأخرى. إنه لغز لأنه حار جدًا لدرجة أنه لا يمكن أن يكون من القرص المتساقط للمواد التي تحيط بالثقوب السوداء. لكن GSN 069 فرصة فريدة لدراسة الظاهرة لأن الغاز الساخن يتشكل بشكل متكرر ثم يختفي.
عادة ، ينتج هذا الغاز الساخن عن تمزق نجم واستهلاكه من قبل ثقب أسود ، أو هكذا يعتقد الفلكيون. لكن الانتظام الذي أظهرته GSN 069 هو لغز.
وقالت الكاتبة المشاركة مارغريتا جيوستيني من مركز علم الأحياء الفلكية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية: "نعتقد أن أصل انبعاث الأشعة السينية هو نجم تمزق فيه الثقب الأسود جزئيًا أو كليًا ويستهلك ببطء شيئًا فشيئًا". "أما بالنسبة للدفعات المتكررة ، فهذه قصة مختلفة تمامًا يحتاج أصلها إلى الدراسة بمزيد من البيانات والنماذج النظرية الجديدة."
مرة أخرى ، إن رؤية ثقب أسود فائق الكتلة يستهلك الغاز من نجم ليس شيئًا جديدًا. إن انتظام إحراق GSN 069 هو الذي يخدش الرأس. يقترح مؤلفو الدراسة تفسرين محتملين لجدول التغذية العادي لـ SMBH:
- تتراكم كمية الطاقة الموجودة في القرص حتى يصبح غير مستقر وتسقط المادة بسرعة في الثقب الأسود مما ينتج الاندفاعات. هذه الدورة تتكرر.
- هناك تفاعل بين القرص وجسم ثانوي يدور حول الثقب الأسود ، وربما بقايا النجم المعطل جزئيًا.
بفضل ملاحظات شاندرا ، يعرف فريق العلماء أن مصدر الأشعة السينية المشتعلة يقع في قلب GSN 069. هذا هو المكان الذي من المتوقع أن يكون فيه SMBH. تُظهر البيانات المُجمَّعة من شاندرا و XMM-Newton أيضًا بوضوح أن الحرق ، على الرغم من انتظامه ، يتغير ببطء: فقد انخفض حجم ومدة "وجبات" الثقب الأسود قليلاً ، وتزداد المساحة بين كل وجبة. الأمر متروك للملاحظات المستقبلية لمعرفة ما إذا كانت هذه الاتجاهات مستمرة.
GSN 069 على الجانب الصغير لـ SMBH. عادة ، يحتوي SMBH على كتلة تصل إلى عدة ملايين أو حتى عدة مليارات من الشموس ، في حين أن GSN 069 يحتوي فقط على ما يقرب من 400000 شموس من الكتلة. يمكن أن يساعد ذلك في تفسير سبب عدم مشاهدة هذا النوع من التغذية المنتظمة من قبل.
بالنسبة إلى SMBHs الأكبر ، أكبر بكثير من هذا ، تكون تقلبات سطوعها أبطأ كثيرًا. وبدلاً من أن تندلع كل تسع ساعات ، يجب أن يستغرق الأمر عدة شهور أو حتى سنوات لإشعالها. وهذا يفسر سبب عدم ملاحظة الانفجارات شبه الدورية (QPEs). مراصد الأشعة السينية مشغولة ، ولا توجد طريقة لتدريب المرصد على هدف واحد لفترة طويلة.
كانت هناك عدة حالات لوحظت فيها زيادات أو انخفاضات كبيرة في الأشعة السينية الناتجة عن الثقوب السوداء. اعتمدت هذه الملاحظات على ملاحظات متكررة على مدى شهور أو حتى سنوات. بعض هذه التغييرات سريع جدًا بحيث لا يمكن تفسيرها بالنظرية القياسية للمادة المتساقطة من قرص تراكم الثقب الأسود. لكن هذا الاكتشاف يمكن أن يفسر تلك الملاحظات. قد يواجهون سلوكًا مشابهًا مثل GSN 069.
أكثر:
- بيان صحفي: اكتشف العلماء أن الثقب الأسود لديه ثلاث وجبات ساخنة في اليوم
- ورقة بحثية: ثورات بالأشعة السينية شبه دورية لمدة تسع ساعات من نواة مجرة ذات ثقب أسود منخفضة الكتلة
- ويكيبيديا: نواة المجرة النشطة
