كميّة من المادة بحجم الأرض سُحِبت إلى ثقب أسود بسرعة لم نشاهدها من قبل

لاحظ فريق من الباحثين في المملكة المتّحدة كميةً من المادة تسقط في ثقبٍ أسودٍ بسرعةٍ تعادل 30% من سرعة الضوء، وهذا أسرع من أيّ شيءٍ لوحظ حتى الآن.

السرعة العالية هي نتيجة للأقراص غير المتناظرة من المادة التي تدور حول الثقب الأسود.

المجرة الموجودة في الدراسة اسمها (PG211+143) وهي تبعد عن نظامنا الشمسي حوالي مليار سنة ضوئية.

هذه المجرة من نوع (Seyfert)، الذي يعني أنّها مضيئة جدًّا وتحتوي في مركزها على ثقبٍ أسودٍ هائلٍ.

تسبب المادة الساقطة في الثقب من (أقراص التعاظم-Accretion Discs) خروج طاقة عالية، ولكن لم يُلاحَظ سقوط أيّ مادةٍ في ثقبٍ أسودٍ بهذه السرعة.

الفريق الذي يقف خلف الدراسة يقوده البروفيسور كين باوندس من جامعة ليستر، واستخدم باوندس والباحثون الآخرون بياناتٍ من مرصد (XMM-Newton) التابع لوكالة الفضاء الأوروبيّة، وهو المرصد الذي أُطلِق لمراقبة مصادر الأشعة السينيّة المسافرة عبر الزمن.

تدعم النظرية عملًا نظريًّا أُنجِز مؤخرًا

شرح باوندس بقوله: «تمكّنا من متابعة كمية المادة بحجم الأرض لمدة يومٍ واحدٍ، حين سُحِبت باتجاه الثقب، متسارعةً إلى ثلث سرعة الضوء إلى أن ابتلعها الثقب».

تُطلق صفة (الأسود) على هذه الثقوب لأنّها تملك قوّة جاذبية كبيرة لدرجة أنّ الضوء لا يمكنه الإفلات منها. إنّها موضوع خاضع للتدقيق المكثف، وذلك لأهميتها في علم الفلك وفي الفيزياء الفلكيّة.

هذه الثقوب نشطة جدًّا، وهي أهمّ الأدوات لاستخراج الطاقة من المادة، وتُكتسب هذه الطاقة من الغاز الساقط في الثقب الأسود.

في الأسفل فيديو لمحاكاةٍ حاسوبيّةٍ تتنبّأ بالمادة الغارقة في الثقب الأسود بسرعةٍ عاليةٍ

المجرّات مثل (PG211+143) ومجرّتنا درب التبانة لها ثقب أسود هائل في مركزها، هذه الثقوب تحتوي على كميةٍ من المادة أكبر بملايين أو مليارات المرات من شمسنا.

تصبح هذه الثقوب نشطةً جدًّا عندما تتدفّق إليها كمية كافية من المادة، وعندها تُدعى هذه الثقوب بنواة المجرّة النشطة.

تُقزّم الثقوب السوداء الشمس من حيث الكتلة، لكنها كائنات صغيرة ومدمجة، إذ أنّها محاطة بسحاباتٍ من الغاز الدوامة، لكن صغر حجم الثقب الأسود يعني أن الغاز يسقط فيه بسرعةٍ صغيرةٍ.

يدور معظم الغاز حول الثقب الأسود، و يتدحرج ببطء تدريجيًّا نحو الثقب من خلال سحابات التراكم.

سحابة التراكم هي عبارة عن سلسلة من المدارات الدائرية ذات الحجم المتناقص، وعندما يقترب الغاز من الثقب رويدًا رويدًا يتسارع ويصبح ساخنًا ومضيئًا.

بهذه الطريقة تُحوِّل الثقوب السوداء المادة إلى طاقة، وتسبب الجاذبيّة المركزة في الثقب زيادةً في سرعة الغاز الموجود في السحابة، حتى يصل لمرحلةٍ يبدأ فيها بإشعاع الطاقة.

يفترض العلماء أنّ سحابات الغاز المتدفق متناظرة مع بعضها، كما في الكواكب في نظامنا الشمسي، لكن هذه الحالة ليست عامةً.

يمكن أن تسقط سحابات الغاز والغبار إلى الثقب من أيّ اتجاه، لذا لا يوجد سبب لكي تكون سحابات التراكم متناظرةً. وبالتالي سيبرز السؤال: كيف يمكن لسحاباتٍ غير متناظرةٍ أن تسبب تدفق الغاز إلى الثقب الأسود؟

وهنا يأتي دور البروفيسور باوندس وفريقه من الباحثين، إذ استخدم الفريق مرصد (XMM-Newton) لاختبار طيف الأشعة السينيّة القادم من المجرة (PG211+143).

وجد الفريق أنّ طيف الأشعة السينيّة مائلٌ للأحمر، والمادة التي راقبها الباحثون كانت تهوي في الثقب الأسود بسرعة مئة ألف كم/ثانية، أي حوالي ثلث سرعة الضوء.

حسب المعايير الفلكية، كانت المادة قريبةً جدًّا من الثقب، فالمسافة التي تفصلها عن الثقب حوالي 20 مرةً من حجم الثقب نفسه، وبالتالي للمادة طاقة دورانيّة.

يتوافق العمل النظري باستخدام الحواسيب الفائقة في منشأة ديراك في المملكة المتّحدة مع هذه المشاهدات. ويوضح هذا العمل كيف يمكن لحلقات التراكم أن تتحطّم وتتراصف مع بعضها.

يلغي هذا السرعة الدورانية للغاز، ما يمكّن الغاز من السقوط في الثقب الأسود بسرعةٍ أكبر، لكن لم يُلاحظ ذلك حتى الآن.

يشرح باوندس قائلًا: «المجرة التي كنّا نراقبها بواسطة (XMM-Newton) تحوي ثقبًا أسودَ بحجم 40 مليون كتلة شمسيّة، وهذا الثقب لامع جدًّا ومن الواضح أنّه يتغذّى بشكلٍ جيّدٍ. في الواقع، لقد اكتشفنا منذ 15 سنةً أنّ هناك رياحًا قويةً تشير إلى أنّ الثقب يتغذّى جيّدًا.

وفي حين أن هذه الرياح اكتُشِفت في عدّة مجرّاتٍ نشطةٍ، فإنّ المجرّة (PG1211+143) حصلت على المركز الأول الآن، وذلك باكتشاف المادة التي تهوي إلى الثقب الأسود نفسه».

لم تُسلَّط هذه الدراسة على تدفّق المادة بسرعةٍ عاليةٍ نحو الثقب الأسود فقط، بل على غموضٍ آخر في علم الفلك، ففي بدايات الكون كانت الثقوب السوداء تحصل على كمياتٍ كبيرةٍ من المادة، لكنّ سبب ذلك لم يكن واضحًا أبدًا.

يمكن أن تكون سحب التراكم غير المتناظرة والتراكم العشوائي للمادة هي المسؤولة عن النمو السريع للثقوب السوداء في الأيام الأولى من عمر الكون.