اكتشاف مذهل: أكبر نفاثات ثقوب سوداء على الإطلاق تشكل هيكلاً مجرياً سيذهلك!
ثقب أسود فائق الكتلة يطلق نفاثات فيزيائية فلكية إلى الفضاء قد شكل أكبر هيكل من أصل مجري شهدناه على الإطلاق.
تمت تسميته بورفيريون، تيمناً بملك العمالقة في الأساطير اليونانية، ويمتد عبر الزمكان بمسافة تصل إلى حوالي 7 ميغابارسيك. وهذا يعادل 23 مليون سنة ضوئية من طرف إلى آخر، مما يجعله جزءًا مهمًا من الشبكة الكونية التي تربط الكون.
“يظهر بورفيريون أن الأشياء الصغيرة والكبيرة في الكون مرتبطة ارتباطًا وثيقًا. نحن نشهد ثقباً أسود واحداً ينتج هيكلاً بحجم مشابه لحجم الخيوط الكونية والفراغات”، قال عالم الفلك مارتين أوي من جامعة لايدن في هولندا وكالتك لعلوم الفضاء لـ ScienceAlert.
“إذا قمنا بتقليص النفاثات إلى حجم الأرض والثقب الأسود وفقاً لذلك، فإن الثقب الأسود سيكون بحجم 0.2 ملليمتر: حجم الأميبا أو العث على جلدك. لذا فإن هذه النفاثات العملاقة مذهلة: كأن أميبا واحدة قادرة على توليد نافورة قوية من الطاقة بحجم الأرض بأسرها!”
إنها اكتشاف رائع يثير العديد من الأسئلة – لأنها ليست شذوذًا. فهي تأتي بعد اكتشاف “ألسيونيوس”، وهو مجرة تحتوي على نفاثات تمتد لمسافة 16 مليون سنة ضوئية. وهذا يعني أن المكونات اللازمة لتوليد نفاثات ثقوب سوداء ”مستحيلة” – كبيرة لدرجة أننا اعتقدنا أنها لن تكون قادرة على الوجود – قد تكون عادية تمامًا في الكون.
النفاثات الفيزيائية الفلكية التي تتكون بواسطة الثقوب السوداء لها آليات تشكيل لا نفهمها جيداً.
نعلم أنه عندما يتغذى الثقب الأسود، يتم تحويل بعض المواد من الحافة الداخلية للقرص الذي يدور حوله ويسقط نحو الثقب الأسود وتسريعها عبر خطوط المجال المغناطيسي نحو الأقطاب، حيث يتم إطلاقها إلى الفضاء كنُفَث قوية من البلازما والمجال المغناطيسي تسير بسرعة كبيرة نسبةً لسرعة الضوء.
هذه النفاثات موجودة في جميع أنحاء الكون. تمر الثقوب السوداء فائقة الكتلة بفترات تغذية ونمو متكررة، وتعتبر النفاثات نتيجة طبيعية لذلك. لكن نفاثات ألسيونيوس وبورفيريون تقدم عدة تحديات.
التحدي الأول هو أنه لتوليد مثل هذه النفاثات الضخمة، يحتاج الثقب الأسود إلى التغذية بشكل مستمر – مما يعني وجود خزان هائل من المواد – لفترة تصل إلى حوالي مليار سنة، وهذا ليس شائعاً رغم أنه ليس مستحيلاً بالطبع لأننا ننظر الآن إلى النتائج.
التحدي الآخر هو طول النفاثات. نحن نعود بالزمن 7.5 مليار سنة لرؤية بورفيريون، وهي فترة كان فيها الفضاء بين المجرّيات أكثر كثافة مما هو عليه اليوم. وكلما زاد طول النفثة أصبحت أكثر عدم استقرارا؛ فعندما يحدث عدم استقرار يجب أن تنهار النفثة.
“تشير كلٌّ من الأعمال النظرية والمحاكاة العددية لفيزياء النفث أن هذه الهياكل غير مستقرة: بمجرد حدوث اضطراب ما تنمو الاضطرابات بدلاً من التقلص”، قال أوي.
“في النهاية تُدمر هذه النُفَث؛ لذا فإن مثل هذه (المغناطيسية) الديناميكية الهيدروليكية مع الوقت المحدود للتغذية بالنفث (والذي يمكن أن يمتد لمليارات السنين!) ربما يحدد ‘حدا أعلى’ تقريبي لنمو النُفَث – رغم أننا لسنا متأكدين أين يقع هذا الحد.”
كيف ظلت نُفَث ألسيونيوس وبورفيريون مستقرة عبر مسافات شاسعة كهذه هو لغز كبير.
لكن يمكن أن تعطي لنا بعض الأدلة حول كيفية تشكيل الكون نفسه. تمتد عبر كل حقبة زمنية هيكل يسمى الشبكة الكونية – نظام ضخم يتكون من الخيوط, والتي تتكون بدورها من المادة المظلمة, التي تحصر المجرّات جاذبيًّا؛ ومراكز تجمع المجرّات حيث تلتقي تلك الخيوط؛ والفراغ الكبير بين الخيوط نفسها.
وفقًا لحساباتهم, يبلغ طول نُفَث بورفيريون حوالي 66%من نصف قطر الفراغ الذي كان يجلس فيه بورفيريون آنذاك .
هذا يشير إلى أن هذه النُّفَث العملاقة قد تلعب دورًا في تشكيل الشبكة الكونية . وقد يكونون ، كما يقول الباحثون ، مسؤولين عن درجات الحرارة العالية الغريبة المكتشفة داخل الفراغ ، والهياكل المغناطيسية الموجودة هناك . وقد تم وضع هذه الميزتين بواسطة النُّفَث .
هذا مثير للاهتمام بشكل خاص, لأن الثقب الأسود ينتمي لنوع يُرى كثيراً جداً في الكون المبكر- وهو ثقب أسود نشط بإشعاع , والذي يولّد الكثير جداً مِن الإشعاع . هذا قد يعني أنه كان هناك الكثير مِن النُّفَث الضخمة خلال الفترة المبكرة للكون أكثر مما ندرك , تلعب دورا مهما جدا فى تشكيل الشبكة الكونية.
حتى لاحقاً, تعتقد مجموعة البحث بأن الكون يمكن ان يكون مليئاً بمثل تلك المجريات.
قال اوي : “أعتقد ان المجريات ذات النُّفَث العملاقة أكثر شيوعاً مما ندرك”.
وأضاف : “لأن نظم الجسيم العملاق تصبح أصعب للملاحظة عندما تكبر حجماً أكبر . كما أنها أصعب للملاحظة فى كون بعيد عن ذلك أيضاً . لذا فإن عدد الجسيم العملاق المكتشف حالياً محدود بقدرات أدواتنا الحالية . وعندما تتحسن الأدوات خلال السنوات القليلة القادمة , أتوقع العثور على المزيد والمزيد مِن المجريات ذات الجسيم العملاق “.
ومعهم, نأمل أيضًا الحصول على بعض الإجابات لهذه الأسئلة المحيرة والجميلة.
تم نشر بحث الفريق في مجلة Nature.
