يمكن أن تكون أقراص الغاز المنحرفة "ثقيلة سوداء"

قام العلماء البريطانيون بأول ملاحظة حول سقوط الغاز في حفرة سوداء بنسبة 30٪ من سرعة الضوء ، مما يوفر الدعم لنظرية أن أقراص الغاز غير المتوازنة حول الثقوب السوداء يمكن أن تسبب سقوط المواد مباشرةً في حدث الزمكان. في هذه العملية ، تحرير كميات هائلة من الطاقة.

انطباع الفنان عن وجود ثقب أسود تحيط به أسطوانة تراكم محاذاة تقليديا

واستخدم الفريق ، بقيادة الأستاذ كين باوندز من جامعة ليستر ، البيانات التي قدمها مرصد الأشعة السينية التابع لوكالة الفضاء الأوروبية XMM-Newton لمراقبة الثقب الأسود في وسط المجرة PG211 + 143. تظهر النتائج في الإصدار الأخير من المجلة العلمية "الإشعارات الشهرية" للجمعية الفلكية الملكية.

وقال البروفيسور باوندز: "إن المجرة التي كنا نلاحظها مع XMM-Newton بها ثقب أسود الكتلة الشمسية يبلغ 40 مليونًا وهو مشرق للغاية ويتغذى بشكل جيد" ، وفي الواقع ، قبل حوالي 15 عامًا اكتشفنا رياح قوية تشير إلى أن الثقب كان مفرط التغذية . على الرغم من أن هذه الرياح موجودة الآن في العديد من المجرات النشطة ، إلا أن PG1211 + 143 قد أسفرت الآن عن "أول" أخرى ، مع اكتشاف المادة تغرق مباشرة في الحفرة نفسها ".

"لقد تمكنا من متابعة مجموعة من المواد بحجم الأرض لمدة يوم تقريبًا ، حيث تم سحبها باتجاه الثقب الأسود ، تسارعت إلى ثلث سرعة الضوء قبل ابتلاعها بواسطة الفتحة."

انطباع الفنان عن تليسكوب XMM نيوتن بالأشعة السينية (ESA)

تعتبر النتائج ذات أهمية خاصة لأن ابتلاع الثقوب السوداء للمادة عبر التراكم ، هو أكثر الطرق فعالية لاستخراج الطاقة من المادة. على سبيل المثال ، مقارنة التراكم على ثقب أسود بالشكل الأكثر شيوعًا لتفاعل الاندماج النووي في الكون ، حرق الهيدروجين. نجد أن حرق الهيدروجين يحرر حوالي 0.7٪ من الطاقة المغلقة داخل المادة المعنية. تتم مقارنة ذلك بفعالية تراكم تصل إلى حوالي 50 ٪ لبعض الثقوب السوداء غير الدورية (Kerr). يتم تحرير هذه الطاقة كالحرارة والضوء.

من الشائع أن مركز جميع المجرات ، بما في ذلك منطقتنا ، يحتوي على ثقب أسود هائل في وسطه. تعني كفاءة استخدام الطاقة في عملية التراكم أن هذه الكائنات التي يشار إليها على أنها نوى المجرة النشطة (AGN) أو أشباه النجوم هي أكثر الكائنات مضيئة في الكون إذا كان هناك ما يكفي من المواد المحيطة بها لاستهلاكها.

قرص غير محاذي حول ثقب أسود هائل (Pounds ، Nixon ، وآخرون)

نظرًا لضغط الثقوب السوداء وقانون الحفاظ على الزخم الزاوي ، يتحرك هذا الغاز سريعًا جدًا بحيث لا يسقط مباشرة في الثقب الأسود ، بدلاً من ذلك ، مكونًا قرص تراكم حول الكائن. إنها قوى الاحتكاك الهائلة داخل الغاز ، وهي نتاج تأثير الجاذبية الهائل للثقب الأسود الذي يخلق بيئة عنيفة بما يكفي لتحقيق مثل هذا التحرير الفعال للطاقة.

تبين هذه النتائج أن هناك حالات يمكن أن يسقط فيها الغاز والمواد الأخرى مباشرة في ثقب أسود.

لقد تم افتراض أن هذه الأقراص المتراكمة تتماشى مع مستوى دوران الثقب الأسود. هذا الاكتشاف الجديد يسلط الضوء على ما قد يكون عليه تأثير قرص التراكم غير المتوازن ، وتحديداً على السرعة التي تسقط بها المسألة على سطح الثقب الأسود.

قام الأستاذ باوند وفريقه بفحص أطياف أشعة إكس المجرة PG211 + 143 ، وهي مجرة ​​سيفرت تقع على بعد مليار سنة ضوئية في اتجاه كوكبة كوما بيرينيس المأخوذة من مرصد XMM-Newton.

وجد الباحثون أن الأطياف تحولت بقوة إلى اللون الأحمر وأظهرت أنها تسقط في الثقب الأسود ما يقرب من 30 ٪ من سرعة الضوء ، حوالي 100000 كيلومتر في الثانية. تم العثور على الغاز الذي يتغذى بشكل مباشر تقريبا في الثقب الأسود ، ويرجع ذلك على الأرجح إلى قربه من أفق الحدث - النقطة التي لا يستطيع أي شيء ، بما في ذلك الضوء ، الهروب من الثقب الأسود.

تضفي هذه الملاحظة مصداقية على التطورات النظرية التي نشأت أيضًا من جامعة ليستر التي تحققت باستخدام مرفق Dirac العملاق لمحاكاة "تمزيق" أنظمة التجميع غير المتجانسة. أظهر هذا البحث أن حلقات الغاز يمكن أن تنفجر وتتصادم مع بعضها البعض مسببة الصدمات وبالتالي تلغي دورتها ، وهو ما يسمح لها بالسقوط مباشرة في الثقب الأسود.

يشير البحث أيضًا إلى أن "التراكم الفوضوي" من الأقراص المنحرفة قد يكون شائعًا في الثقوب السوداء الهائلة. هذا قد يفسر لماذا الثقوب السوداء التي تشكلت في أوائل الكون نمت إلى أحجام كبيرة للغاية. الثقوب السوداء التي تقبل المادة مباشرة بهذه الطريقة سوف تدور ببطء أكبر وتكون قادرة على قبول المزيد من الغاز وتنمو كتلها بسرعة أكبر مما كان يعتقد في السابق.

البحوث الأصلية المتاحة هنا.

تعليقات

نُشر في الأصل على sciscomedia.co.uk في 23 سبتمبر 2018.