عندما دخل تلسكوب فيرمي الفضائي لأشعة جاما في مدار أرضي منخفض في عام 2008 ، فتح أعيننا على كون جديد بالكامل من الإشعاع عالي الطاقة.
كان أحد أكثر اكتشافاته فضولًا هو فقاعات فيرمي: نقاط عملاقة متناظرة تمتد فوق وتحت مستوى المجرة ، 25000 سنة ضوئية على كل جانب من مركز مجرة درب التبانة ، متوهجة في ضوء أشعة جاما – نطاقات الطول الموجي الأعلى للطاقة على الطيف الكهرومغناطيسي.
ثم في عام 2020 ، وجد تلسكوب الأشعة السينية المسمى eROSITA مفاجأة أخرى: حتى أكبر فقاعات تمتد لأكثر من 45000 سنة ضوئية على كل جانب من مستوى المجرة ، وهذه المرة تنبعث منها أشعة سينية أقل نشاطًا.
استنتج العلماء منذ ذلك الحين أن كلا المجموعتين من الفقاعات ربما تكونان نتيجة لنوع من الانفجارات أو الانفجارات من مركز المجرة والفقاعات الهائلة. ثقب أسود فيه. ومع ذلك ، كان تحديد آلية إنتاج أشعة جاما وأشعة إكس أصعب قليلاً.
الآن ، باستخدام المحاكاة ، توصل الفيزيائي يوتاكا فوجيتا من جامعة طوكيو متروبوليتان في اليابان إلى تفسير واحد يشرح مجموعتي الفقاعات في ضربة واحدة.
لقد وجد أن انبعاث الأشعة السينية هو نتاج لرياح قوية وسريعة الحركة تصطدم بالغاز الضعيف الذي يملأ الفضاء بين النجوم ، مما ينتج عنه موجة صدمة ترتد عبر البلازما ، مما يتسبب في ذلك الوهج النشط.
الثقب الأسود الهائل الذي يغذي قلب مجرة درب التبانة – القوس أ * – هادئ جدا بقدر ما الثقوب السوداء اذهب. نشاط التغذية ضئيل ؛ تم تصنيفها على أنها “هادئة”. ومع ذلك ، لم يكن الأمر كذلك دائمًا. ويمكن أن يكون للثقب الأسود النشط جميع أنواع التأثيرات على الفضاء المحيط به.
عندما تسقط المادة باتجاه الثقب الأسود ، ترتفع درجة حرارتها وتتوهج بالضوء. يتم توجيه بعض المواد بعيدًا على طول خطوط المجال المغناطيسي خارج الثقب الأسود ، والتي تعمل بمثابة سنكروترون لتسريع الجسيمات إلى سرعة قريبة من الضوء. يتم إطلاقها كنفثات قوية من البلازما المتأينة من أقطاب الثقب الأسود ، لتنتقل إلى الفضاء لمدة تصل إلى ملايين السنين الضوئية.
بالإضافة إلى ذلك ، هناك رياح كونية: تيارات من الجسيمات المشحونة مخفوق بالمواد يدور حول الثقب الأسود الذي ينفجر بعد ذلك في الفضاء.
بينما قد يكون القوس A * هادئًا الآن ، لم يكن هذا هو الحال دائمًا. انظر بجدية كافية ، ويمكن العثور على بقايا النشاط السابق ، مثل فقاعات فيرمي ، كامنة في الفضاء حول مستوى المجرة. من خلال دراسة هذه الآثار يمكننا أن نفهم متى وكيف حدث هذا النشاط.
يعتمد اقتحام فوجيتا في فقاعات فيرمي على بيانات من المتقاعدين الآن سوزاكو ساتل يعمل بالأشعة السينية ، يشترك في تشغيله وكالة ناسا ووكالة الفضاء اليابانية (جاكسا). أخذ ملاحظات سوزاكو لهياكل الأشعة السينية المرتبطة بالفقاعات وأجرى عمليات محاكاة عددية لمحاولة إعادة إنتاجها بناءً على عمليات تغذية الثقب الأسود.
“لقد أظهرنا أنه يمكن استخدام مزيج من سمات الكثافة ودرجة الحرارة والصدمة لغاز الأشعة السينية للتمييز بين آليات حقن الطاقة ،” يكتب في ورقته.
“بمقارنة نتائج المحاكاة العددية مع الملاحظات ، نشير إلى أن الفقاعات نشأت عن طريق رياح سريعة قادمة من مركز المجرة لأنها تولد صدمة عكسية قوية وتعيد إنتاج ذروة درجة الحرارة المرصودة هناك.”
السيناريو الأكثر ترجيحًا ، كما وجد ، هو أن تهب رياح الثقب الأسود بسرعة 1000 كيلومتر في الثانية (621 ميلًا) من حدث تغذية سابق تم قياسه على مدار 10 ملايين سنة وانتهى مؤخرًا إلى حد ما. عندما تنتشر الرياح إلى الخارج ، تصطدم الجسيمات المشحونة بالوسط النجمي ، مما ينتج عنه موجة صدمة ترتد إلى الفقاعة. تعمل موجات الصدمة العكسية هذه على تسخين المادة الموجودة داخل الفقاعات ، مما يؤدي إلى توهجها.
المحاكاة الرقمية التي طورتها فوجيتا أعادت بدقة إنتاج ملف درجة الحرارة لهيكل الأشعة السينية.
كما قام بالتحقيق في إمكانية حدوث انفجار انفجاري واحد من مركز المجرة ولم يتمكن من إعادة إنتاج فقاعات فيرمي. يشير هذا إلى أن رياحًا بطيئة وثابتة قادمة من مركز المجرة كانت السلف الأكثر احتمالا للبنى الغامضة. ولا يمكن أن تُنسب قوة الرياح إلا إلى القوس A * ، وليس تكوين النجوم – وهي ظاهرة أخرى تنتج رياحًا كونية.
“هكذا،” يكتب في ورقته، “قد تكون الرياح مماثلة لتدفقات نوى المجرات النشطة التي غالبًا ما تُلاحظ في المجرات الأخرى ويُعتقد أنها تنظم نمو المجرات وثقوبها السوداء المركزية.”
تم نشر الورقة في الإخطارات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”
