لأول مرة - مشاهدة العملية الكاملة لنجم يبتلعه ثقب أسود حتى تنبعث نفاثات البلازما

شاهد فريق دولي من علماء الفيزياء الفلكية لأول مرة نجمًا يبتلعه ثقب أسود عندما ينبعث أثناء هذه العملية توهج من مادة تتحرك بسرعة قريبة من سرعة الضوء. ونشرت النتائج لأول مرة في مؤتمر الفضاء الذي عقد في القدس الشهر الماضي

شاهد فريق دولي من علماء الفيزياء الفلكية بقيادة علماء من جامعة جونز هوبكنز لأول مرة نجما يبتلعه ثقب أسود وينبعث منه توهج من مادة تتحرك بسرعات قريبة من سرعة الضوء.

ويصف هذا الاكتشاف، الذي نُشر في مجلة Science، تتبع نجم - بحجم شمسنا تقريبًا - ينحرف عن مساره الطبيعي، وينزلق إلى جاذبية ثقب أسود هائل ويتم امتصاصه فيه. هكذا يقول سيواكر فان فيلتزن، زميل هابل في جامعة جونز هوبكنز.

"هذه الأحداث نادرة للغاية،" فان فيلتزن. وهذه هي المرة الأولى التي نرى فيها جميع المراحل من تدمير النجم إلى قذف النفاثات المخروطية، وهي عملية تمتد على عدة أشهر".
الثقوب السوداء هي أجسام ذات حجم كثيف لدرجة أنه لا يمكن مقاومة جاذبيتها. إنه يحتوي على مادة وغاز وحتى ضوء محصور بداخله، وبالتالي يصبح غير مرئي. توقع علماء الفيزياء الفلكية أنه عندما يبتلع ثقب أسود كمية كبيرة من الغاز، في هذه الحالة نجمًا بأكمله، فإنه سيصدر بعد الوجبة دفقة من البلازما (حالة تجميع تخلق فيها المادة أيضًا مجالًا مغناطيسيًا) تتحرك بسرعة من المواد التي تمكنت من الهروب من حافة الثقب الأسود أو "أفق الحدث". ويظهر البحث أن هذا التوقع كان صحيحا." قال العلماء.

"المحاولات السابقة للعثور على أدلة على هذه الظاهرة، بما في ذلك محاولاتي، باءت بالفشل لأننا وصلنا متأخرين عن المباراة"
قال فان فيلتزن، الذي قاد التحليل ونسق مجموعة من 13 عالمًا آخر من الولايات المتحدة وهولندا والمملكة المتحدة وأستراليا.
الثقوب السوداء الهائلة توجد أكبر الثقوب السوداء في مركز معظم المجرات الضخمة، بما في ذلك مجرة ​​درب التبانة. وهو في الواقع أحد أخف الثقوب السوداء فائقة الكتلة، إذ يبلغ وزنه مليون كتلة شمسية فقط، لكنه لا يزال لديه ما يكفي من القوة لابتلاع نجم.

تم إجراء المراقبة الأولى للنجم المدمر من قبل فريق من جامعة ولاية أوهايو، باستخدام التلسكوب البصري في هاواي. وأعلن الفريق اكتشافه على تويتر في أوائل ديسمبر 2014. وبعد القراءة عن الحدث، اتصل فان والتزن بفريق من علماء الفيزياء الفلكية البريطانيين بقيادة روب بيندر من جامعة أكسفورد، وهي المجموعة التي استخدمت التلسكوبات الراديوية التي كانت في وضع يسمح لهم بذلك. لمتابعة النجم في أسرع وقت ممكن. وبالفعل وصلوا في الوقت المناسب لمشاهدة الحدث.
وفي الوقت نفسه، قام أعضاء الفريق الدولي بجمع البيانات من الأقمار الصناعية والتلسكوبات الأرضية في مجالات الأشعة السينية والإشارات الراديوية والضوئية ودقة الموجات المتعددة للحدث. ساعدت التعبئة السريعة، وخاصة أن هذا مهم لأن المجرة المعنية أقرب إلى الأرض من تلك التي تشكلت فيها التدفقات بعد اكتشاف تدمير النجم (بدون مرحلة الامتصاص نفسها). وتبعد المجرة عنا حوالي 300 مليون سنة ضوئية] بينما كانت المجرات السابقة أبعد بثلاث مرات على الأقل.
كانت الخطوة الأولى لأعضاء الفريق الدولي هي استبعاد احتمال أن يكون الضوء ناتجًا عن كتلة من الغبار والمادة التي تدور باستمرار حول ثقب أسود، وهو منتج يعرف باسم "القرص الاحتمالي" الذي يخلق ثقبًا أسودًا تمتص المادة من الفضاء. وقد سمح لهم ذلك بتأكيد الافتراض القائل بأن الزيادة المفاجئة في شدة ضوء المجرة كانت بسبب اصطياد الثقب الأسود لنجم جديد.

وقال فان ويلزن: "إن تدمير نجم بواسطة ثقب أسود هو عملية معقدة بشكل لا يصدق، وبعيدة عن الفهم". "من ملاحظاتنا تعلمنا كيف يمكن للحطام من النجم أن يخرج ويتحول إلى طائرة نفاثة بسرعة كبيرة، وهي بيانات قيمة لبناء نظرية كاملة لهذا النوع من الأحداث."
أكمل فان فيلتزن سين العام الماضي أطروحة الدكتوراه في جامعة رادبود في هولندا، حيث درس الانبعاثات الصادرة عن الثقوب السوداء الهائلة. وأعرب في السطر الأخير من رسالته عن أمله في اكتشاف هذه الأحداث خلال أربع سنوات. وتبين أنه تمكن من القيام بذلك بعد أشهر قليلة فقط من الحفل لحماية عمله".

لم يكن فان ويلزن وفريقه الوحيدين الذين يبحثون عن إشارات الراديو من هذا النجم المحظوظ. حددته مجموعة في جامعة هارفارد باستخدام التلسكوبات الراديوية عبر الإنترنت وأعلنت نتائجها عبر الإنترنت. قدمت كلا المجموعتين نتائجهما في ورشة عمل خلال مؤتمر IAC في القدس في أوائل نوفمبر. وكانت هذه هي المرة الأولى التي يلتقي فيها الفريقان المتنافسان وجهاً لوجه.

"في الاجتماع أجرينا تبادلا مثمرا للأفكار حول هذا المصدر. قال فان فيلتزن. نحن لا نزال على علاقة جيدة. حتى أنني ذهبت في نزهة طويلة على طول بحر الملك مع رئيس المجموعة المنافسة."

للحصول على معلومات على موقع جامعة جونز هوبكنز

للمادة العلمية

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• هل من الممكن استخراج الطاقة من الثقب الأسود؟
• اضطرابات الأكل في الثقب الأسود
• لأول مرة لوحظ وجود ثقب أسود ينبعث منه مادة
• العين بالعين مع وجود ثقب أسود
• الرصد الفلكي لعيد الثقب الأسود