لماذا تستمر الثقوب السوداء الهائلة في النمو في مراكز المجرات الضخمة؟

اكتشف باحثون من الجامعة العبرية وفرنسا أن تحت الحجم الحرج هناك عوامل تمنع الثقوب السوداء من ابتلاع الغاز والنمو، ففي المجرات التي تبلغ كتلتها أكثر من عشرة ملايين شمس، تكون قوة الجذب كبيرة بما يكفي لسحب المزيد والمزيد من المواد منها. المجرة إلى الثقب الأسود في مركزها

كشفت الأرصاد الفلكية الأخيرة عن إشعاعات قوية ورياح هائلة من الغاز، تنبعث من محيط الثقوب السوداء الهائلة التي تزيد كتلتها عن مليون كتلة شمسية. وتتواجد هذه الثقوب السوداء في مراكز المجرات، وهي المستعمرات الأساسية للنجوم في الكون. أدى اكتشاف الثقب الأسود في مركز مجرتنا، درب التبانة، إلى حصولنا على جائزة نوبل هذا العام، مما أدى إلى تسريع الدراسة الرائعة حول تكوين الثقب الأسود. وتبين من الملاحظات الجديدة أن الانبعاث قوي بشكل خاص في المجرات ذات الكتلة الأكبر من الكتلة الحرجة - كتلة حوالي عشرة مليارات نجم مثل شمسنا. هذه مجرات أكبر قليلاً من مجرة ​​درب التبانة. الأسئلة الكبيرة التي تواجه الباحثين هي ما الذي يمنع بيئة الثقوب السوداء من انبعاث إشعاعات وقذف غازات بكثافة كبيرة في المجرات الأصغر من الكتلة الحرجة، ولماذا يصبح الانبعاث قويا في المجرات الأكبر من الكتلة الحرجة، وما هو السبب؟ مصدر تلك الكتلة الحرجة.

يقدم علماء الفيزياء الفلكية من معهد راكيه للفيزياء في الجامعة العبرية حلاً لهذه الألغاز الرائعة في مقال نشر في مجلة الجمعية الفلكية الملكية، الإشعارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية. وأجرى البحث طالب الدكتوراه شارون لابينر، بتوجيه من البروفيسور أفيشاي ديكل من معهد راكا للفيزياء، وبالتعاون مع الدكتور يوهان دوبوا من معهد الفيزياء الفلكية في باريس. وقاموا بتحليل محاكاة حاسوبية متقدمة لتطور المجرات في الكون المتوسع منذ الانفجار الكبير وحتى يومنا هذا، من أجل الوصول إلى إجابة الأسئلة. والافتراض المقبول هو أنه في مراكز المجرات، تتشكل وتنمو الثقوب السوداء العملاقة بسبب سقوط المواد (غاز الهيدروجين بشكل رئيسي) من المجرة إلى الثقب الأسود، تحت تأثير الجاذبية. عندما تتساقط المادة بمعدل سريع، ينمو الثقب الأسود بسرعة، وتكون الإشعاعات والرياح المنبعثة من محيطه قوية. في محيط الثقب الأسود المضغوط للغاية، تكون طاقة الجاذبية كبيرة جدًا، وفي وجود الغاز المتساقط بمعدل سريع، تكون طاقة الجاذبية هذه مصدرًا للإشعاع والرياح أقوى من أي مصدر آخر، والذي نراه من مسافات بعيدة في الكون.

وجد لابينر وديكل ودوبوا من خلال المحاكاة الكونية أنه في المجرات الأصغر من الكتلة الحرجة، يتباطأ سقوط المادة في الثقب الأسود بسبب الرياح الناتجة عن انفجارات المستعرات الأعظم لنجوم كبيرة تقترب من موتها، وبالتالي تمنع نمو الثقب الأسود. . واكتشفوا أيضًا أن الكبح لا يكون فعالاً في المجرات التي تكون أكبر من الكتلة الحرجة، حيث تكون قوة الجاذبية التي تدفع السقوط أقوى، ونتيجة لذلك يصبح سقوط المادة ممكنًا ومن ثم نمو الثقب الأسود. ممكن. ويطلق البروفيسور ديكل على الكتلة الحرجة اسم "الكتلة الذهبية"، وهي المسؤولة عن العديد من الاختلافات بين خصائص المجرات الأصغر والأكبر.

"الاكتشاف المهم في المقال الجديد هو أن بدء عملية النمو السريع للثقب الأسود، عندما تنمو المجرة فوق الكتلة الحرجة، يحدث في كثير من الحالات بسبب الاصطدامات بين المجرات، والتي يتم خلالها ضغط الكثير من الغاز إلى يقول البروفيسور ديكل: "مركز المجرة وفي الثقب الأسود". ويضيف ويشير إلى أن عملية الضغط المثيرة هذه، والتي يسميها "الضغط الرطب" لأنها غنية بالغاز، تحدث خلال التاريخ المبكر لمعظم المجرات، منذ حوالي 10 مليارات سنة، عندما تجاوزت المادة كتلة الذهب. هذه هي العملية المسؤولة عن سماتها الرئيسية، مثل الحجم والبنية والتكوين. والآن اتضح أن الضغط الرطب مسؤول أيضًا عن النمو السريع للثقوب السوداء العملاقة في مراكز المجرات.

للمادة العلمية