اكتشف جيمس ويب أقوى ثوران مجري في الكون

ساعدت قدرات الأشعة تحت الحمراء لتلسكوب جيمس ويب الفضائي في اكتشاف أقوى انفجار تنفيذي في الكون.

حول اكتشاف أكبر تدفق معروف للغاز شديد السخونة، علماء الفلك من جامعة كاليفورنيا في ايرفين (جامعة كاليفورنيا في ايرفين) ذكرت في المجلة علوم. يتم إخراج الغاز الساخن من المجرة المجاورة VV 340a، ومصدره هو ثقب أسود نشط فائق الكتلة في قلبها.

يشكل الغاز سديمًا ممدودًا على جانبي المجرة، يبلغ طول كل منها ثلاثة كيلو فرسخ فلكي على الأقل (فرسخ فلكي واحد يساوي حوالي 31 تريليون كيلومتر). للمقارنة، يبلغ سمك القرص بأكمله لـ VV 340a حوالي ثلاثة كيلو فرسخ فلكي.

وأوضح عالم الفيزياء الفلكية جوستين قادر من جامعة كاليفورنيا في إيرفين، المؤلف الرئيسي للدراسة: “في المجرات الأخرى، يقتصر الغاز في هذه الحالة عالية الطاقة عادة على منطقة بضع عشرات من الفراسخ الفلكية من الثقب الأسود. ويتجاوز اكتشافنا المقاييس النموذجية بمقدار 30 مرة أو أكثر”.

استخدم العلماء عمليات الرصد الراديوي التي أجراها مصفوفة كارل جانسكي الكبيرة جدًا في نيو مكسيكو. كشفت هذه البيانات عن زوج من نفاثات البلازما واسعة النطاق تنطلق من جانبي المجرة. يعرف علماء الفلك أن هذه النفاثات، التي تعمل على تسريع وطرد الغاز شديد السخونة من المجرة، تتشكل عندما تصطدم درجات الحرارة القصوى والمجالات المغناطيسية المتولدة في الغاز بالثقب الأسود النشط فائق الكتلة في مركز المجرة.

طائرات دوارة

على المقاييس الكبيرة، تلتف هذه النفاثات بشكل حلزوني، مما يشير إلى ظاهرة تسمى طائرات مسبقة – تغير في اتجاهه مع مرور الوقت، على غرار التذبذب الدوري للقمة.

قال قادر: “هذه هي الملاحظة الأولى لحركة نفاثية بمقياس كيلوبارسيك في مجرة ​​قرصية”. “على حد علمنا، هذه هي المرة الأولى التي نرى فيها طائرة راديوية تتقدم على نطاق المجرة تنتج قذفًا قويًا للغاز الإكليلي.”

ووفقا للباحثين، أثناء تحركها للخارج، تتفاعل النفاثات مع مادة المجرة المضيفة، وتدفعها للخارج وتضعها في حالة عالية الطاقة. هذه هي الطريقة التي يتم تشكيلها الغاز الإكليلي – مصطلح مستعار من الفيزياء الشمسية: هذا هو اسم البلازما الساخنة عالية التأين الموجودة في الغلاف الجوي الخارجي لنجمنا. والأهم من ذلك، أن هذا الغاز الإكليلي شديد الحرارة يرتبط دائمًا فقط بالبنية الداخلية المدمجة للثقب الأسود النشط، ونادرًا ما يمتد بعيدًا داخل المجرة نفسها. وأوضح قادر أنه خارجها، لا تتم ملاحظته أبدًا.

ووفقا له، فإن القوة الحركية لتيار الغاز الإكليلي المنبعث تعادل انفجار 10 كوينتيليون قنبلة هيدروجينية في الثانية.

وقالت المؤلفة المشاركة الكبرى فيفيان يو، وهي عالمة فلك سابقة في جامعة كاليفورنيا في إيرفين، وهي الآن أستاذة مساعدة في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا: “لقد اكتشفنا البنية الأكثر شمولاً واتساقًا للغاز الإكليلي حتى الآن”. “كنا نتوقع أن يفتح لنا تلسكوب جيمس ويب الفضائي النطاق الطيفي حيث تتوفر الأدوات لدراسة الثقوب السوداء النشطة فائقة الكتلة، لكننا لم نعتقد أننا في أول جسم تمت دراسته سنرى مثل هذا الإشعاع الضيق والموسع. لقد كانت مفاجأة سارة”.

انظر من خلال الغبار

أصبحت الصورة الكاملة للنفاثات والإشعاع الإكليلي الذي تنتجه أكثر وضوحًا بعد أن جمع قادر وفريقه ملاحظات المجرة VV 340a من عدة تلسكوبات مختلفة.

أظهرت البيانات المأخوذة من تلسكوب Keck II في هاواي وجود المزيد من الغاز الممتد لمسافة أبعد من المجرة، بما يصل إلى 15 كيلو فرسخ فلكي من الثقب الأسود النشط. يقترح الباحثون أن هذا الغاز البارد قد يكون “سجلًا أحفوريًا” لتاريخ تفاعل الدفق مع المجرة، وهو عبارة عن بقايا من عمليات طرد سابقة من قلب المجرة.

تم الحصول على معلومات حول الغاز الإكليلي من تلسكوب جيمس ويب (JWST). ساعدت قدراته في مجال الأشعة تحت الحمراء في تحقيق هذا الاكتشاف. تحتوي المجرة VV 340a على الكثير من الغبار، مما يجعل من الصعب على التلسكوبات المرئية (مثل كيك) رؤية ما يحدث في أعماقها. في نطاق الأشعة تحت الحمراء، حيث يكون تأثير الغبار أقل، يكون النطاق الهائل للثوران مرئيًا بوضوح. وفقا للحسابات ، تقوم الطائرة سنويًا بتجريد المجرة VV 340a من الغاز الكافي لتكوين 19 نجمًا مشابهًا لشمسنا..

وأوضح قادر: “في الأساس، فهو يحد بشدة من تكوين النجوم في المجرة عن طريق تسخين وإزالة الغاز الذي تولد منه النجوم”.

ما هو التالي

لا توجد مثل هذه الظاهرة المثيرة للإعجاب في مجرتنا. لكن عالم الفيزياء الفلكية يعترف بأن ذلك ربما كان قبل نحو مليوني سنة. وإذا كان على حق، فمن الممكن أن يكون أسلافنا قد لاحظوا هذا الحدث في سماء الليل.

ويخطط العلماء لدراسة مجرات أخرى لمحاولة ملاحظة شيء مماثل هناك. سيساعد هذا على فهم ما قد يحمله المستقبل للمجرات مثل درب التبانة. وخلص يو إلى القول: “لا يمكننا الانتظار لنرى ما يمكننا اكتشافه أيضًا”.