[/شرح]
لماذا تخلق بعض الثقوب السوداء الهائلة في نوى المجرة النشطة نفاثات متتالية يمكنها تبخير أنظمة شمسية بأكملها ، في حين أن البعض الآخر ليس له نفاثات على الإطلاق؟
يعتقد دان إيفانز ، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد MIT Kavli للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء (MKI) أنه يعرف السبب. ذلك لأن الثقوب السوداء الهائلة المنتجة للطائرات النفاثة تدور للخلف ، نسبة إلى أقراص تراكمها.
صورة راديو لـ DRAGN نموذجية ، تُظهر السمات الرئيسية (مصدر الصورة: C. L. Carilli)
على مدار عامين ، كان إيفانز يقارن عدة عشرات من المجرات التي تستضيف ثقوبها السوداء نفاثات قوية (تُعرف هذه المجرات باسم نوى المجرات النشطة عالية الصوت ، أو AGN ، وغالبًا ما تكون كذلك. تنين - مصدر راديو مزدوج مرتبط بنواة المجرة) لتلك المجرات ذات الثقوب السوداء الهائلة التي لا تقذف نفثات. تتميز جميع الثقوب السوداء - التي تحتوي على نفاثات أو بدونها - بأقراص تراكمية ، وكتل من الغبار والغاز تدور خارج أفق الحدث مباشرةً. من خلال فحص الضوء المنعكس في قرص التراكم من الثقب الأسود النوى المجرية النشطة ، خلص إلى أن النفاثات قد تتشكل خارج الثقوب السوداء التي لها دوران رجعي - أو تدور في الاتجاه المعاكس من قرص التراكم. على الرغم من أن إيفانز وزميله افترضوا مؤخرًا أن تأثيرات الجاذبية لدوران الثقب الأسود قد يكون لها علاقة بالسبب في وجود نفثات لدى البعض ، إلا أن إيفانز لديه الآن نتائج رصدية تدعم هذه النظرية في بحث نُشر في عدد 10 فبراير من مجلة الفيزياء الفلكية.
على الرغم من أن إيفانز كان يشتبه منذ ما يقرب من خمس سنوات في أن الثقوب السوداء المتراجعة مع الطائرات تفقد الجزء الأعمق من قرص التراكم الخاص بها ، إلا أن التقدم الحسابي لم يكن حتى العام الماضي يعني أنه يمكنه تحليل البيانات التي تم جمعها بين أواخر عام 2007 وأوائل عام 2008 من قبل سوزاكو. المرصد ، وهو قمر صناعي ياباني تم إطلاقه في عام 2005 بالتعاون مع وكالة ناسا ، لتقديم مثال لدعم النظرية. باستخدام هذه البيانات ، حلل إيفانز وزملاؤه من مركز هارفارد سميثسونيان للفيزياء الفلكية وجامعة ييل وجامعة كيلي وجامعة هيرتفوردشاير في المملكة المتحدة أطياف نواة المجرة النشطة بزوج من النفاثات التي تقع على بعد حوالي 800 مليون سنة ضوئية في AGN المسمى 3C 33.
صورة 1477 ميجاهرتز لـ 3C 33 (Credit: Leahy & Perley (1991))
قال باتريك أوجل ، عالم الأبحاث المساعد في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا ، الذي يدرس نواة مجرية نشطة: 'إنها أول مجرة مقنعة من هذا النوع تُرى من هذه الزاوية حيث تكون النتيجة قوية جدًا'. يعتقد أوجل أن نظرية إيفانز فيما يتعلق بالدوران العكسي هي من بين أفضل التفسيرات التي سمعها عن سبب احتواء بعض النوى المجرية النشطة على ثقب أسود فائق الضخامة بطائرة نفاثة والبعض الآخر لا يحتوي على ذلك.
يمكن لعلماء الفيزياء الفلكية أن يروا بصمات انبعاث الأشعة السينية من المناطق الداخلية لقرص التراكم ، والذي يقع بالقرب من حافة الثقب الأسود ، كنتيجة لحلقة جوية شديدة الحرارة تسمى الهالة التي تقع فوق القرص وتنبعث الضوء (الإشعاع الكهرومغناطيسي) الذي يمكن لمرصد مثل سوزاكو اكتشافه. بالإضافة إلى هذا الضوء المباشر ، يمر جزء من الضوء من الإكليل إلى قرص تراكم الثقب الأسود وينعكس من سطح القرص ، مما ينتج عنه نمط توقيع طيفي يسمى حدبة انعكاس كومبتون ، والذي اكتشفه سوزاكو أيضًا.
لكن فريق إيفانز لم يعثر أبدًا على حدبة انعكاس كومبتون في انبعاث الأشعة السينية المنبعثة من 3C 33 ، وهو اكتشاف يعتقد الباحثون أنه يقدم دليلًا حاسمًا على أن قرص التراكم لثقب أسود بطائرة مقطوعة ، مما يعني أنه لا يمتد. بالقرب من مركز الثقب الأسود بطائرة نفاثة كما هو الحال بالنسبة للثقب الأسود الذي لا يحتوي على نفاثة. يعني عدم وجود هذا الجزء الأعمق من القرص أنه لا يوجد شيء يمكن أن يعكس الضوء من الهالة ، وهو ما يفسر سبب رؤية المراقبين فقط طيفًا مباشرًا من ضوء الأشعة السينية.
يعتقد الباحثون أن الغياب قد يكون ناتجًا عن الدوران الرجعي ، الذي يدفع مدار الجزء الأعمق من مادة التراكم نتيجة للنسبية العامة ، أو الجاذبية بين الكتل. يؤدي هذا الغياب إلى خلق فجوة بين القرص ومركز الثقب الأسود تؤدي إلى تراكم المجالات المغناطيسية التي توفر القوة اللازمة لتزويد طائرة بالوقود.
بينما يعتقد أوجل أن نظرية الدوران العكسي هي تفسير جيد لملاحظات إيفانز ، إلا أنه قال إنها بعيدة كل البعد عن التأكيد ، وأنه سوف يأخذ المزيد من الأمثلة ذات النتائج المتسقة لإقناع مجتمع الفيزياء الفلكية.
سيتوسع مجال البحث بشكل كبير في أغسطس 2011 مع الإطلاق المخطط له لقمر ناسا مصفوفة التلسكوب الطيفي النووي (نوستار) ، والذي يعد أكثر حساسية للأطياف وانعكاس كومبتون من 10 إلى 50 مرة أكثر من التكنولوجيا الحالية. وأوضح إيفانز أن NuSTAR ستساعد الباحثين في إجراء 'إحصاء عملاق' للثقوب السوداء فائقة الكتلة والذي 'سيحدث ثورة في الطريقة التي ننظر بها إلى أطياف الأشعة السينية لـ AGN'. يخطط لقضاء عامين آخرين في مقارنة الثقوب السوداء بنفاثات وبدونها ، على أمل معرفة المزيد عن خصائص النوى المجرية النشطة. هدفه خلال العقد القادم هو تحديد كيفية تطور دوران الثقب الأسود الهائل بمرور الوقت.
مصادر: MITnews و ورقة إيفانز في الفيزياء الفلكية (ما قبل الطباعة هو arXiv: 1001.0588 )
