الملخص:
وتوصلت أحدث الأبحاث التي أجراها علماء الفلك إلى أن الطاقة التي تحملها "رياح الثقب الأسود" القوية التي تولدها الثقوب السوداء فائقة الكتلة قد تتجاوز بكثير التقديرات السابقة، ويمكن أن يمتد نطاق تأثيرها حتى إلى منطقة تبعد حوالي 300 ألف سنة ضوئية عن الثقب الأسود، مما يؤثر على بيئة مجموعة المجرات بأكملها. يوضح هذا الاكتشاف أن الثقوب السوداء ليست مجرد أجسام كونية تبتلع المادة المحيطة بها. ويمكنها أيضًا إطلاق كميات هائلة من الطاقة إلى الخارج ويكون لها تأثير عميق على حركة الغاز بعيدًا عن المجرة التي تقع فيها.
في الماضي، اعتقد العلماء عمومًا أن تدفق الغاز عالي السرعة الناتج عن الثقوب السوداء النشطة فائقة الكتلة يؤثر بشكل أساسي على المجرة المضيفة التي توجد فيها. ونظرًا لأن حجم الثقب الأسود نفسه صغير جدًا بالنسبة إلى المجرة بأكملها، فقد اعتقد علماء الفلك منذ فترة طويلة أن ردود الفعل من الطاقة هذه تقتصر بشكل أساسي على محيط الثقب الأسود وداخل المجرة المضيفة. ومع ذلك، وجد فريق بحث من جامعة توهوكو، وجامعة كانازاوا، وجامعة طوكيو متروبوليتان ومؤسسات أخرى من خلال ملاحظات الأشعة السينية الجديدة أن الوضع قد يكون مختلفًا تمامًا.
وضع الباحثون أنظارهم على الكوازار المرقم H1821+643. ويقع هذا الجرم السماوي في اتجاه دراكو، على بعد حوالي 3.4 مليار سنة ضوئية من الأرض. إنه جرم سماوي شديد السطوع يقوده ثقب أسود هائل يلتهم كميات كبيرة من الغاز. H1821+643 غير موجود بمعزل عن الآخر. وهي تقع في وسط عنقود مجري، ويقوم ثقبها الأسود الأساسي بإطلاق الطاقة بشكل مستمر إلى البيئة المحيطة.
استخدم الفريق البحثي القمر الصناعي XRISM (مهمة التصوير والتحليل الطيفي بالأشعة السينية) الذي أطلقته وكالة استكشاف الفضاء اليابانية في عام 2023 لمراقبة H1821+643 والغاز عالي الحرارة المحيط به. يتمتع XRISM بدقة طيفية عالية للغاية للأشعة السينية ويمكنه تحديد سرعة حركة الغاز ودرجة الاضطراب من خلال تحليل الخطوط الطيفية للأشعة السينية التي تنتجها أيونات الحديد المتأينة في الغازات ذات درجة الحرارة العالية.
وجد الباحثون أن الغاز عالي الحرارة الموجود حول الثقب الأسود ليس في حالة ثابتة، ولكنه يظهر حركة مضطربة عنيفة جدًا. ولا تقتصر هذه الحركة على داخل المجرة المضيفة حيث يقع الثقب الأسود، بل تمتد إلى مساحة تبعد حوالي 300 ألف سنة ضوئية عن الثقب الأسود، وهو ما يتجاوز بكثير نطاق مجرة واحدة.
انطلاقًا من نتائج المراقبة، تنتشر الطاقة الصادرة عن الثقب الأسود إلى الخارج من خلال تدفق قوي للغاز، وتستمر في تحريك الغاز المحيط ذي درجة الحرارة العالية. وحسب الباحثون أن الطاقة التي تحملها هذه الاضطرابات أكبر بنحو 100 مرة من التقديرات السابقة، وطاقتها الإجمالية تعادل الطاقة المنطلقة من مليارات انفجارات المستعرات الأعظم.
قال ساتوشي يامادا، المؤلف الأول للدراسة والأستاذ المساعد في معهد العلوم الحدودية متعددة التخصصات بجامعة توهوكو، إن الناس عادة ما يكونون أكثر دراية بجانب "البلع" في الثقوب السوداء، ولكن أثناء تراكم الغاز، تقوم الثقوب السوداء أيضًا بإخراج الغاز والطاقة إلى الخارج في شكل "رياح" قوية. في الماضي، كان يُعتقد أن هذه الرياح تقتصر بشكل أساسي على المناطق الداخلية من المجرة المضيفة، لكن هذه الدراسة تظهر أن قوتها الفعلية أكبر بكثير مما كان متوقعًا سابقًا ويمكن أن تؤثر على البيئة الكونية الأوسع.
ولهذه الظاهرة أهمية كبيرة لفهم تطور المجرات وعناقيد المجرات. على الرغم من أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة صغيرة للغاية مقارنة بالمجرات، إلا أن الطاقة التي تطلقها يمكن أن تؤدي إلى حركات غازية واسعة النطاق. ستؤثر حركة الغاز ذو درجة الحرارة المرتفعة على توزيع المادة ودرجة حرارتها وتداول الطاقة حول المجرة. ولذلك فإن الثقوب السوداء قد تشارك في تنظيم تطور المجرة بأكملها والبيئة المحيطة بها بهذه الطريقة.
يُطلق على هذا النوع من العمليات غالبًا اسم "ملاحظات الثقب الأسود". عندما يستمر الغاز المحيط بالثقب الأسود في السقوط في قرص التراكم ويبتلعه الثقب الأسود في النهاية، سيتم إطلاق طاقة هائلة للغاية، سيتم إعادة حقن جزء منها في الفضاء المحيط على شكل إشعاعات أو نفاثات أو تدفقات غازية عالية السرعة. قد تؤدي هذه التغذية المرتدة إلى تسخين الغاز المحيط وتمنع بعض الغاز من المزيد من التبريد وتكوين نجوم جديدة، لذلك تعتبر إحدى الآليات المهمة لتفسير تطور المجرات.
الأمر المهم بشكل خاص في هذه الملاحظة هو أن الباحثين لم يكتشفوا التدفق القوي للطاقة التي ينتجها الثقب الأسود فحسب، بل قاموا أيضًا بتتبع علامات تأثير هذه الطاقة على البيئة واسعة النطاق بشكل مباشر. ويعتقد فريق البحث أن هذا يعادل أول دليل واضح على أن الثقوب السوداء يمكن أن تؤثر على البيئة الكونية الأوسع من خلال "موجة صدمية" قوية للغاية.
تشير الورقة البحثية إلى أن الغاز عالي الحرارة في منطقة H1821+643 يُظهر اتساعًا في الخط الطيفي أكثر وضوحًا من عناقيد المجرات النموذجية، مما يعني أن هناك اضطرابًا قويًا داخل الغاز. ومن خلال التحليل التفصيلي للخطوط الطيفية للأشعة السينية لأيونات الحديد، تمكن الباحثون من تحديد أن حركات الغاز هذه لم تكن اضطرابات عادية داخل العنقود المجري، ولكنها كانت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالطاقة الصادرة عن الكوازار المركزي.
تؤدي هذه النتيجة أيضًا إلى تغيير فهم العلماء للعلاقة بين الثقوب السوداء والبيئة المحيطة بها. في الماضي، غالبًا ما تم تصوير الثقوب السوداء على أنها نوع من "فخ الجاذبية" الكوني الذي يبتلع المادة باستمرار، ولكن في الواقع، قد تكون الثقوب السوداء فائقة الكتلة التي تتراكم بشكل نشط أيضًا مصادر قوية للغاية لإنتاج الطاقة في الكون. يمكنها نقل كميات هائلة من الطاقة من المناطق المجاورة لها إلى مئات الآلاف من السنين الضوئية، مما يؤثر على حركة الغاز في المجرات الأخرى وحتى عناقيد المجرات بأكملها.
وقال الباحثون إن هناك حاجة إلى مزيد من الملاحظات في المستقبل لتحديد مقدار المساحة التي يمكن أن تؤثر عليها ردود فعل الثقب الأسود، وكيف يغير نقل الطاقة هذا دوران المادة والعناصر في مجموعة المجرات. مع استمرار عمل معدات مراقبة الأشعة السينية عالية الدقة مثل XRISM، من المتوقع أن يقوم علماء الفلك بدراسة الثقوب السوداء فائقة الكتلة الأكثر نشاطًا ومقارنة التدفقات الخارجة التي تنتجها الثقوب السوداء المختلفة ونطاق تأثيرها.
نُشرت نتيجة البحث هذه في مجلة "Nature Astronomy" بتاريخ 28 يوليو 2026. وتظهر نتائج الأبحاث أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة في الكون ليست نهاية المادة فحسب، بل قد تكون أيضًا محركًا مهمًا لنقل كميات هائلة من الطاقة إلى البيئة الكونية. يمكن لثقب أسود أصغر بكثير من المجرة المضيفة أن يدفع طاقة تعادل انفجار مليارات النجوم إلى مسافة 300 ألف سنة ضوئية. أصبحت ردود الفعل من الطاقة على هذا المقياس دليلاً مهمًا لفهم تطور بنية الكون.
التعليقات