العلوم والتكنولوجيا

نحن نعرف الآن لماذا تنتج نفاثات الثقب الأسود إشعاعات عالية الطاقة

نحن نعرف الآن لماذا تنتج نفاثات الثقب الأسود إشعاعًا عالي الطاقة

تكبير / يمكن أن تكون نفاثات المواد المقذوفة حول الثقوب السوداء هائلة.

نوى المجرة النشطة ، التي تعمل بواسطة الثقوب السوداء الهائلة التي تحتويها ، هي ألمع الأجسام في الكون. يأتي الضوء من نفاثات المواد المنبعثة من البيئة المحيطة بالثقب الأسود بسرعة الضوء تقريبًا. في معظم الحالات ، تسمى هذه النوى المجرية النشطة الكوازارات. ولكن في حالات نادرة ، عندما تكون إحدى الطائرات موجهة مباشرة إلى الأرض ، يطلق عليها بلازار وتبدو أكثر إشراقًا.

بينما تم وضع المخطط العام لكيفية عمل البلازار ، لا تزال العديد من التفاصيل غير مفهومة جيدًا ، بما في ذلك كيف تولد المادة سريعة الحركة الكثير من الضوء. يمتلك الباحثون الآن مرصدًا فضائيًا جديدًا يسمى مستكشف التصوير بالأشعة السينية (IXPE) الذي يشير إلى أحد ألمع التوهجات في السماء. مجتمعة ، تشير بياناتها وغيرها من الملاحظات إلى أن الضوء ينتج عندما تصطدم نفاثات من الثقوب السوداء بمواد بطيئة الحركة.

الطائرات والضوء

IXPE متخصص في الكشف عن استقطاب الفوتونات عالية الطاقة – اتجاه الاهتزازات في المجال الكهربائي للضوء. يمكن أن تخبرنا معلومات الاستقطاب شيئًا عن العمليات التي خلقت الفوتونات. على سبيل المثال ، سيكون للفوتونات التي تنشأ من بيئة مضطربة استقطابات عشوائية بشكل أساسي ، بينما تميل البيئة الأكثر تنظيمًا إلى إنتاج فوتونات بعدد محدود من الاستقطابات. يمكن للضوء الذي يمر عبر المواد أو المجالات المغناطيسية أن يغير الاستقطاب أيضًا.

وقد ثبت أن هذا مفيد في دراسة البلازارات. يتم إنشاء الفوتونات عالية الطاقة المنبعثة من هذه الأجسام بواسطة الجسيمات المشحونة في النفاثات. عندما تتغير هذه الأجسام في مداراتها أو تبطئ من سرعتها ، يجب أن تتخلى عن الطاقة على شكل فوتونات. نظرًا لأنهم يتحركون بسرعة الضوء تقريبًا ، فإن لديهم الكثير من الطاقة للتخلي عنها ، مما يسمح للبلازارات بالانبعاث عبر الطيف من موجات الراديو إلى أشعة جاما – وبعض هذه الأخيرة تبقى عند تلك الطاقات على الرغم من مليارات السنين من الانزياح الأحمر.

لذا يصبح السؤال إذن ما الذي يسبب تباطؤ هذه الجسيمات. هناك نوعان من الأفكار الرائدة. أحد هذه العوامل هو أن البيئة في الطائرة مضطربة ، مع تراكمات فوضوية للمواد والمجالات المغناطيسية. يؤدي هذا إلى إبطاء الجسيمات وفي بيئة فوضوية يصبح الاستقطاب عشوائيًا إلى حد كبير.

تتضمن الفكرة البديلة موجة الصدمة ، حيث تصطدم المواد من النفاثات بمواد بطيئة الحركة ، مما يؤدي إلى إبطائها. هذه عملية منظمة نسبيًا ، تنتج استقطابًا محدود النطاق نسبيًا يصبح أكثر وضوحًا عند الطاقات الأعلى.

أدخل IXPE

سلسلة الملاحظات الجديدة عبارة عن حملة منسقة لالتقاط Blazar Markarian 501 باستخدام مجموعة متنوعة من التلسكوبات التي تلتقط الاستقطاب بأطوال موجية أطول ، مع معالجة IXPE لأعلى فوتونات طاقة. بالإضافة إلى ذلك ، بحث الباحثون في أرشيفات العديد من المراصد بحثًا عن ملاحظات سابقة لـ Markarian 501 ، مما سمح لهم بتحديد ما إذا كان الاستقطاب مستقرًا بمرور الوقت.

بشكل عام ، كانت الاستقطابات المقاسة عبر الطيف بأكمله من موجات الراديو إلى أشعة جاما في حدود بضع درجات من بعضها البعض. كان أيضًا مستقرًا بمرور الوقت وزاد محاذاته عند طاقات الفوتون الأعلى.

لا يزال هناك اختلاف طفيف في الاستقطاب ، مما يشير إلى اضطراب طفيف نسبيًا في موقع الاصطدام ، وهو ليس مفاجئًا حقًا. لكنها أقل اضطرابًا بكثير مما تتوقعه من مادة مضطربة ذات مجالات مغناطيسية معقدة.

بينما توفر هذه النتائج فهمًا أفضل لكيفية إنتاج الثقوب السوداء للضوء ، فإن هذه العملية تعتمد في النهاية على إنتاج النفاثات التي تحدث بالقرب من الثقب الأسود. كيف تتشكل هذه النفاثات لا يزال غير مفهوم حقًا ، لذلك لا يزال لدى الأشخاص الذين يدرسون الفيزياء الفلكية للثقب الأسود سبب للعودة إلى العمل بعد عطلة نهاية الأسبوع.

طبيعة سجية2022. DOI: 10.1038 / s41586-022-05338-0 (حول DOIs).

السابق
من هي رانيا التومي التي تصدرت حديث الجمهور بظهورها مع خالد يوسف؟
التالي
تفاصيل عن بنات عبلة كامل وأزواجهن الأجانب