علماء الفلك: “قلادة سماوية” تشكلت بعد انفجار ثقب أسود ضخم

يقول العلماء إن “قلادة” من العناقيد النجمية الشابة على بعد نحو 3.8 مليار سنة ضوئية من الأرض ربما تكونت بعد انفجار قوي للغاية من ثقب أسود “وحش”.

واكتشف علماء الفلك واحدة من أقوى الانفجارات الصادرة عن ثقب أسود تم تسجيلها على الإطلاق في النظام المعروف باسم SDSS J1531+3414 ، أو اختصارا SDSS J1531. 

ويقع هذا الهيكل، ذو نمط النجوم الذي يشبه الخرز في خيط، على بعد 3.8 مليار سنة ضوئية من الأرض.

ويشير العلماء إلى أن SDSS J1531 عبارة عن عناقيد مجرية (المجرات التي تتجمع سويا بفعل القوة الجذبية المتبادلة بين المجرات) ضخمة تحتوي على مئات المجرات الفردية وخزانات ضخمة من الغاز الساخن والمادة المظلمة. وفي قلب SDSS J1531، تصطدم اثنتان من أكبر المجرات في العنقود بعضهما ببعض.

وتحيط بهذه العمالقة المندمجة مجموعة من 19 عنقودا نجميا (مجموعات من النجوم متجمعة معا كأنها عناقيد) كبيرا، تسمى العناقيد النجمية الفائقة، مرتبة على شكل حرف S يشبه الخرز في خيط.

وتم الكشف عن صور هذه “المجوهرات السماوية” لأول مرة في عام 2014 بواسطة تلسكوب هابل الفضائي التابع لناسا.

ويعتقد علماء الفلك الآن أنه تم تشكيلها بعد تدفق قوي للغاية، يعادل الطاقة التي ينتجها مليار نجم مثل الشمس تنفجر معا، من ثقب أسود هائل قبل نحو أربعة مليارات سنة.

ودفع هذا التدفق الغاز الساخن المحيط بـ SDSS J1531 بعيدا لتكوين تجويف ضخم، يشبه إلى حد كبير الفقاعة.

وقال الدكتور تيموثي ديفيس، الباحث في كلية الفيزياء وعلم الفلك بجامعة كارديف: “تماما مثل فقاعة في الماء، يرتفع هذا التجويف عبر الغاز الساخن. وتتشكل خرزات (العناقيد النجمية) عندما يتم ضغط الغاز أمام الفقاعة، ما يسمح للمواد بالتبريد وتشكيل عناقيد نجمية متباعدة بانتظام”.

وأشار الفريق إلى أن عمله الذي نشر في مجلة The Astrophysical Journal، يمكن أن يسلط الضوء على كيفية عمل الثقوب السوداء بمثابة “منظمات حرارة كونية” لمنع الغاز الموجود في العناقيد المجرية من الانهيار.

وأضاف الدكتور ديفيس: “من المتوقع أن تكون انفجارات الثقب الأسود، مثل تلك التي ساعدت على تكوين العناقيد المجرية الفائقة في SDSS J1531، مهمة جدا في الحفاظ على سخونة الغاز في العناقيد المجرية. إن العثور على مثل هذا الدليل الواضح على استمرارية هذه العملية يسمح لنا بفهم تأثير الثقوب السوداء الضخمة على بيئاتها”.

وخلال الدراسة، قام الفريق بتحليل البيانات من الأشعة السينية والتلسكوبات الراديوية الضوئية وأعاد بناء تسلسل الأحداث الكونية.

وتوفر بيانات الأطوال الموجية المتعددة علامات على حدوث ثوران عملاق قديم في SDSS J1531، والذي يعتقد العلماء أنه كان مسؤولا عن إنشاء العناقيد النجمية التسعة عشر، وذلك لأن تدفقات قوية للغاية من الثقوب السوداء الهائلة في وسط إحدى المجرات الكبيرة دفعت الغاز الساخن المحيط بعيدا عن الثقب الأسود، ما أدى إلى خلق تجويف عملاق.

ويأتي الدليل على وجود التجويف من “أجنحة” انبعاث الأشعة السينية الساطعة، التي شوهدت بواسطة مرصد تشاندرا، وهي تتتبع الغاز الكثيف بالقرب من مركز SDSS J1531. وهذه “الأجنحة” هي حافة التجويف والغاز الأقل كثافة.

وأوضحت أوساس أوموروي، طالبة الدراسات العليا التي قادت الدراسة في مركز الفيزياء الفلكية، وهو تعاون بين مرصد سميثسونيان للفيزياء الفلكية ومرصد كلية هارفارد في الولايات المتحدة: “نحن ننظر بالفعل إلى هذا النظام كما كان موجودا قبل أربعة مليارات سنة، وليس بعد فترة طويلة من تشكل الأرض. ويخبرنا هذا التجويف القديم عن حدث رئيسي وقع قبل نحو 200 مليون سنة في تاريخ العنقود”.

واكتشف مرصد شاندرا للأشعة السينية التابع لناسا ومصفوفة التردد المنخفض (LOFAR)، وهو تلسكوب راديوي، موجات راديو وأشعة سينية منبعثة من حافة التجويف.

وأشار الدكتور ديفيس: “من الواضح أن هذا النظام يحتوي على ثقب أسود نشط للغاية، والذي ينفجر بشكل متكرر، ويؤثر بقوة على الغاز المحيط به. وهنا نكتشف الدليل الدامغ، ونرى تأثيره مرة واحدة”.

وقال العلماء إنهم اكتشفوا أيضا نفاثة (jet) واحدة فقط حتى الآن من الثقب الأسود في مركز SDSS J1531، بينما عادة ما تطلق الثقوب السوداء اثنتين في اتجاهين متعاكسين.

ويعتقد الفريق أن إشارات الراديو والأشعة السينية التي تم رصدها قد تكون بقايا النفاثة الثانية.

وقال الفريق إن هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات لتأكيد الانفجار على الرغم من أن “الدليل على هذا الثوران الضخم قوي”.

المصدر: إندبندنت