اكتشف علماء الفلك أشعة جاما التي تتدفق من محيط الثقب الأسود الهائل في قلب المجرة M87. يمكن لأداة خاصة تسمى H.E.S.S ، الموجودة في ناميبيا ، اكتشاف متى تضرب هذه الأشعة الغلاف الجوي ، وتتبع المصدر. لقد حدد علماء الفلك أن منطقة ليست أكبر بكثير من نظامنا الشمسي حول الثقب الأسود مسؤولة عن هذا التدفق لأشعة جاما. يعمل الثقب الأسود مثل مسرع الجسيمات الكونية.
فريق دولي من علماء الفيزياء الفلكية من سعادة أعلن التعاون عن اكتشاف تغيرات قصيرة المدى في تدفق أشعة غاما ذات الطاقة العالية جدًا (VHE) من المجرة الراديوية M 87. في ناميبيا ، قام التعاون ببناء وتشغيل نظام للكشف ، يعرف باسم تلسكوبات Cherenkov ، يسمح باكتشاف أشعة جاما هذه من مستوى الأرض (انظر الملاحظات). بتوجيه هذا النظام إلى مجرة قريبة ، M 87 ، اكتشف الفريق أشعة جاما VHE على مدى السنوات الأربع الماضية. المفاجأة الحقيقية ، مع ذلك ، هي أن كثافة الانبعاثات يمكن رؤيتها تتغير بشكل كبير في غضون أيام قليلة في بعض الأحيان.
المجرة الإذاعية العملاقة M 87
تحتوي هذه المجرة ، التي تقع على بعد 50 مليون سنة ضوئية في كوكبة برج العذراء ، على ثقب أسود فائق الكتلة يبلغ 3 آلاف مليون كتلة شمسية تنبعث منها نفاثة من الجسيمات والمجالات المغناطيسية. ومع ذلك ، على عكس المصادر خارج المجرى التي لوحظت سابقًا لأشعة جاما VHE - المعروفة باسم Blazars - لا تشير الطائرة في M 87 نحو الأرض ولكنها تُرى بزاوية حوالي 30 درجة. في Blazars ، يُعتقد أن أشعة جاما تنبعث في الطائرة ، وتتناغم حول اتجاه الطائرة وتعزز طاقتها وكثافتها من خلال الحركة النسبية لجسيمات الطائرات. لذلك تمثل M 87 نوعًا جديدًا من مصدر أشعة غاما خارج المجرة.
أول إشارة إلى انبعاث أشعة جاما VHE من M 87 شوهد في عام 1998 مع تلسكوبات HEGRA Cherenkov (إحدى تجارب السلائف لـ H.E.S.S.). مع سعادة نتائج تم تأكيد هذه المؤشرات الآن بثقة أكبر. تدفق أشعة جاما VHE من M 87 ضعيف جدًا ؛ لم تتم رؤية أي مجرة راديوية أخرى حتى الآن في أشعة جاما VHE ، ربما لأن معظمها أبعد من M 87 القريبة نسبيًا.
ما يخبرنا به التغير قصير المدى
مقياس الوقت للتغير هو مؤشر للحد الأقصى لحجم منطقة الانبعاث. نظرًا لأن أشعة جاما من الطرف الخلفي لمنطقة الانبعاث تسافر لفترة أطول حتى تصل إلينا ، فإن المقاييس الزمنية للتغير لا يمكن أن تكون أقصر بكثير من الوقت الذي تتطلبه أشعة جاما لعبور منطقة الانبعاث. وكثيراً ما تُستخدم قياسات التباين هذه لتقييد حجم موقع الانبعاث في أجسام بعيدة ، ودقة أكبر في كثير من الأحيان من قياس حجم الجسم بناءً على الامتداد الزاوي في السماء. المقياس الزمني لتقلبات الأيام القليلة الذي يشهده سعادة في M 87 قصير للغاية ، وأقصر مما تم اكتشافه في أي طول موجي آخر. هذا يخبرنا أن حجم المنطقة التي تنتج أشعة جاما VHE هو تقريبًا حجم نظامنا الشمسي (1013 م ، فقط حوالي 0.000001٪ من حجم المجرة الراديوية M 87 بأكملها). يقول Matthias Beilicke ، من H.E.S.S.S: "هذا ليس أكبر بكثير من أفق الحدث للثقب الأسود الضخم في وسط M 87". عالم يعمل في جامعة هامبورغ.
هذه الملاحظة تجعل المنطقة المجاورة مباشرة للثقب الأسود المركزي M 87 المكان الأكثر ترجيحًا لإنتاج أشعة جاما VHE ؛ تميل الهياكل الأخرى في طائرات M 87 إلى الحصول على مقاييس أكبر. لم يتم تحديد فيزياء عمليات الإنتاج حتى الآن ، ويمكن التذرع بآليات جديدة تمامًا نظرًا لقرب الثقب الأسود الذي اكتشفه هذا الاكتشاف من قبل HEESS. أظهر الفريق. من المحتمل أننا نتعامل مع آلية إنتاج مختلفة عن تلك التي تخص طائرات بليزار التي تشير طائراتنا نحونا. في هذه المنطقة بالقرب من الثقب الأسود ، فإن المادة المتراكمة من الثقب الأسود تخلق أيضًا نفاثة البلازما النسبية - وهي عملية لم يتم فهمها بشكل كامل بعد بشكل عام. قد يبدو أن أشعة غاما يمكن أن تهرب من هذه المنطقة العنيفة أمرًا مثيرًا للدهشة ، لكن هذا ممكن لأن الثقب الأسود في M 87 يتراكم المادة بمعدل منخفض نسبيًا ، مقارنة بالثقوب السوداء الأخرى. أيضًا ، لا يمكن للمرء أن يستبعد أن التأثيرات النسبية مثل تلك التي تحدث في مصادر أخرى خارج المجرة تساهم على مستوى ما ، ولكن نظرًا لأن الطائرة لا تشير إلينا ، فإن التأثيرات النسبية الكبيرة غير مرجحة.
سعادة تقود الطريق
مع هذا والاكتشافات السابقة لمصادر خارج المجرات ، هيسس تقود الطريق في فهم العمليات المشاركة في كيفية إنتاج هذه الفوتونات النشطة للغاية. المجرة الراديوية M 87 هي مختبر ممتاز لدراسة جوهر هذه المجرات ، مع ثقوبها السوداء الهائلة التي تعمل كمحركات لتسريع الجسيمات إلى طاقات عالية للغاية ، مما يعطي أشعة VHE غاما في هذه العملية. يمكن دراسة هذا الكائن ، ومقارنته بالبلازارات الأكثر عددًا ، ولكن الأكثر بعدًا حيث تحجب الطائرة نظرتنا للمصدر المركزي. بالنسبة لـ M 87 ، نحن نعلم الآن أن لدينا رؤية واضحة للمحرك المركزي مع H.E.S.S. ، مما يؤدي إلى فهم أفضل لجميع مصادر أشعة جاما VHE خارج المجرات.
المصدر الأصلي: بيان صحفي من جمعية ماكس بلانك
