عندما تحدق لفترة كافية في قلب مجرة ​​للمحاولة في الحصول على لمحة عن الثقب الأسود الذي يكمن فيها، قد لا يكون هذا كل ما تراه.

عندما قام تعاون ضخم بتوجيه التلسكوبات حول العالم إلى قلب مجرة ​​M87 في عام 2018 في محاولة ناجحة في النهاية لالتقاط تفاصيل ثقبها الأسود الهائل، تمكنوا أيضًا من ملاحظة بعض الألاعيب البرية التي يقوم بها مثل هذا الثقب الأسود.

الآن، اكتشف علماء الفلك أن أحد هذه الألاعيب كان تجشؤًا هائلاً – وهو انفجار أشعة غاما من إحدى نفاثات البلازما القوية التي تُطلق من قطبي الثقب الأسود أثناء تغذيته.

يقول عالم الفيزياء الفلكية جياكومو برينسيبي من جامعة ترييستي في إيطاليا: “لقد كنا محظوظين باكتشاف وميض أشعة غاما من M87 خلال حملة تلسكوب أفق الحدث متعددة الأطوال الموجية”.

”

\”يُمثّل هذا أول حدث لتوهّج أشعة غاما يُرصد في هذا المصدر منذ أكثر من عقد، مما يسمح لنا بتحديد حجم المنطقة المسؤولة عن انبعاث أشعة غاما المُرصودة بدقة.\”

اختير مجرّة M87، الواقعة على بُعد أقل بقليل من ٥٥ مليون سنة ضوئية من مجرّة درب التبانة، لتصوير أول صورةٍ بشرية لظل ثقب أسود هائل جزئيًا نظرًا لأن ثقبها الأسود المركزي يمتصّ المواد بنشاط من سحابة ضخمة من المواد المحيطة به.

يؤدي الاحتكاك والجاذبية المؤثران في سحابة المادة إلى تسخينها وتسبب توهجها. وهذا هو مصدر الضوء الكروي الذي تراه في صورة M87*. ولكن الثقب الأسود الهائل الذي يتغذى غالبًا ما يُظهر ظاهرة أخرى أيضًا: نفاثات فيزيائية فلكية.

يعتقد العلماء أن هذه النفاثات تتولد من تفاعل بين المادة والمجال المغناطيسي الخارجي للثقب الأسود.

عندما تسقط المادة من الحافة الداخلية لقرص الغاز والغبار الذي يدور حول الثقب الأسود مثل الماء حول البالوعة، يتم تحويل بعضها على طول خطوط المجال المغناطيسي خارج أفق الحدث. يتم تسريعها نحو القطبين، حيث تُطلق في الفضاء بسرعات هائلة تقترب من سرعة الضوء في الفراغ.

هذه هي النفاثات الفيزيائية الفلكية، وللمجرة M87 نفاثات بارزة. وقد ساعدت عمليات رصد الثقب الأسود في المجرة العلماء على فهم هذه العملية بشكل أفضل، مع الحصول على أكثر الملاحظات تفصيلاً على الإطلاق لمنطقة انطلاق النفاثات منها.

عندما تتدفق بعيدًا عن المجرة وإلى الفضاء بين المجرات، يمكن أن تتفاعل النفاثات من ثقب أسود هائل فائق الكتلة مع الأجسام التي تصادفها، بالإضافة إلى توليد بعض الاضطرابات العنيفة للغاية.

يُعتقد أن ومضات أشعة غاما التي تُرصد أحيانًا من هذه النفاثات ناتجة عن كتل من المواد التي تسقط في النفاثة وتُسرّع إلى طاقات عالية للغاية، مما ينتج عنه، حسنًا، ومضات من ضوء أشعة غاما عالية الطاقة.

وكما قد تتخيل، هذا يجعلها غير قابلة للتنبؤ إلى حد ما. لا يمكنك التخطيط لمراقبة واحدة منها؛ عليك فقط أن تأمل أن تكون تنظر في المكان الصحيح في الوقت الصحيح.

لقد كانت ومضة أشعة غاما التي التقطها تلسكوب أفق الحدث صدفةً مذهلة. استمرت لمدة ثلاثة أيام، وهي مدة تتوافق مع منطقة انبعاث أقل من 170 وحدة فلكية – حوالي 170 ضعف المسافة بين الأرض والشمس.

“يشير التغير السريع في أشعة غاما إلى أن منطقة الومضة صغيرة للغاية، لا تتجاوز حجمها عشرة أضعاف حجم الثقب الأسود المركزي،” يوضح عالم الفيزياء الفلكية دانيال مازين من جامعة طوكيو.

من المثير للاهتمام أن التباين الحاد الملاحظ في أشعة غاما لم يتم اكتشافه في أطوال موجية أخرى. وهذا يشير إلى أن منطقة الوميض لها بنية معقدة وتُظهر خصائص مختلفة حسب الطول الموجي.

ومن المثير للاهتمام أيضًا أن عدم تناسق الحلقة الضبابية من الضوء حول الثقب الأسود تغير بالنسبة للوميض. يظهر عدم التناسق على شكل أجزاء أكثر سطوعًا وأخرى أكثر خفوتًا من الحلقة؛ وعندما لوحظ الوميض، تحركت هذه البقع من السطوع النسبي والخفوت، مما يشير إلى وجود علاقة بين الحلقة والوميض.

ما زالت طبيعة العلاقة لغزًا؛ إذ لم يتمكن الباحثون من تحديد مصدر انبعاث أشعة غاما، أو ما تسبب فيه. لكن الملاحظات تمنحنا معلومات جديدة يمكن أن تساعد في تقييد جهود البحث في المستقبل.

تقول سيرّا ماركوف، عالمة الفيزياء الفلكية النظرية بجامعة أمستردام: “كيف وأين يتم تسريع الجسيمات في نفاثات الثقوب السوداء فائقة الكتلة هو لغزٌ قائمٌ منذ زمن طويل”.

“لأول مرة، يمكننا الجمع بين التصوير المباشر لمناطق الأفق الحدث القريبة خلال ومضات أشعة غاما من أحداث تسريع الجسيمات واختبار النظريات حول أصول الومضات”.

وقد نُشر البحث في Astronomy & Astrophysics.