10:02 م


الخميس 19 سبتمبر 2024

صنع ثقب أسود هائل يطلق نفاثات هائلة إلى الفضاء، أكبر بنية مجرية رآها العلماء على الإطلاق.

سميت هذه النفاثات (بورفيريون)، على اسم ملك العمالقة في الأساطير اليونانية، وتمتد، في المجموع، حوالي 7 ميجا فرسخ فلكي عبر الزمكان. وهذا يعني 23 مليون سنة ضوئية من النهاية إلى النهاية، ما يجعلها جزءًا مهمًا من الشبكة التي تربط الكون.

قال عالم الفلك مارتين أوي من جامعة لايدن في هولندا ومعهد كاليفورنيا للتكنولوجيا لموقع ScienceAlert: “يُظهر بورفيريون أن الأشياء الصغيرة والأشياء الكبيرة في الكون متصلة بشكل وثيق. نحن نرى ثقبًا أسودًا واحدًا ينتج بنية بمقياس مماثل لبنية الخيوط والفراغات الكونية”.

يضيف: “إذا قلصنا حجم النفاثات إلى حجم الأرض والثقب الأسود وفقًا لذلك، فسيكون حجم الثقب الأسود 0.2 مليمتر: بحجم الأميبا أو العثة على جلدك. لذا فإن هذه النفاثات العملاقة لا تصدق: فهي كما لو كانت الأميبا الواحدة قادرة على توليد نافورة قوية من الطاقة بحجم الأرض بأكملها!”

إنه اكتشاف رائع، يثير الكثير من الأسئلة – لأنه ليس شاذًا. إنه يتبع أعقاب ألكيونوس، وهي مجرة بها نفاثات تمتد على مسافة 16 مليون سنة ضوئية. وهذا يعني أن المكونات اللازمة لتوليد نفاثات ثقب أسود “مستحيلة” – كبيرة جدًا لدرجة أننا اعتقدنا أنها لن تكون قادرة على الوجود – قد تكون في الواقع طبيعية تمامًا في الكون.

نحن نعلم أنه عندما يتغذى الثقب الأسود، فإن بعض المواد من الحافة الداخلية للقرص التي تدور حول الثقب الأسود وتسقط عليه تتحول وتتسارع على طول خطوط المجال المغناطيسي إلى القطبين، حيث يتم إطلاقها في الفضاء على شكل نفاثات قوية من البلازما والحقل المغناطيسي، وتسافر بنسبة كبيرة من سرعة الضوء.

تنتشر هذه النفاثات في جميع أنحاء الكون. تمر الثقوب السوداء الهائلة بفترات تغذية ونمو، والنفاثات هي نتيجة طبيعية. لكن نفاثات ألكيونوس وبورفيريون تقدم العديد من التحديات.

الأول أنه من أجل توليد مثل هذه النفاثات الضخمة، يحتاج الثقب الأسود إلى التغذية بشكل مستمر – ما يعني وجود خزان ضخم من المواد – لفترة تبلغ حوالي مليار عام، وهذا ليس نموذجيًا، على الرغم من أنه من الواضح أنه ليس مستحيلًا.

التحدي الآخر هو طول النفاثات. نحن ننظر الآن إلى الوراء 7.5 مليار سنة لنرى بورفيريون، وهي الفترة التي كان فيها الفضاء بين المجرات أكثر كثافة مما هو عليه اليوم. وكلما زاد طول نمو النفاثة، كلما أصبحت أقل استقرارًا. وبمجرد إدخال عدم الاستقرار، يجب أن تنهار النفاثة.

يقول أوي: “إن العمل بالقلم والورق والمحاكاة العددية لفيزياء النفاثة يشيران إلى أنها هياكل غير مستقرة: فبمجرد اضطرابها، تميل الاضطرابات إلى النمو وليس التناقص”.

إن كيفية بقاء نفاثة ألكيونوس وبورفيريون مستقرة على مثل هذه المسافات الشاسعة من الزمكان هو لغز.

ولكن من الممكن أن تعطينا هذه النفاثات بعض الأدلة حول بنية الكون. إذ تمتد عبر كل حقبة من حقب الزمان والمكان بنية تسمى الشبكة الكونية ــ وهي نظام ضخم من الخيوط، يتألف من المادة المظلمة التي تحشد المجرات بفعل الجاذبية؛ ومراكز مجموعات المجرات حيث تلتقي هذه الخيوط؛ والفراغات الضخمة بين الخيوط.

ووفقاً لحسابات الفريق، فإن طول نفاثات بورفيريون يبلغ نحو 66% من نصف قطر الفراغ الذي كان بورفيريون يجلس داخله في تلك النقطة من الزمن.

وهذا يشير إلى أن هذه النفاثات الضخمة ربما تلعب دوراً في تشكيل الشبكة الكونية. ويقول الباحثون إنها ربما تكون مسؤولة عن درجات الحرارة المرتفعة بشكل غريب التي تم رصدها في الفراغات، وهياكل المجال المغناطيسي الموجودة فيها. وربما تكون هذه السمات قد وضعت هناك بواسطة النفاثات.

وهذا مثير للاهتمام بشكل خاص، لأن الثقب الأسود من النوع الذي يُرى كثيرًا في الكون المبكر – ثقب أسود نشط في الوضع الإشعاعي، والذي يولد الكثير من الإشعاع. قد يعني هذا أنه كان هناك الكثير من النفاثات الضخمة في الكون المبكر أكثر مما ندرك، ولعبت دورًا مهمًا في نحت الشبكة الكونية.

حتى في وقت لاحق، يعتقد فريق البحث، أن الكون قد يكون مليئًا بمثل هذه المجرات.

نُشر بحث الفريق في مجلة Nature.