لماذا تتكون الغيوم بالقرب من الثقوب السوداء

مناطق متعددة الألوان على خلفية سوداء وحلقة داكنة ضبابية بضوء ساطع يسطع من مركزها.

تصور فكرة هذا الفنان الكوازار ، وهو نوع من نواة المجرة النشطة ، محاطة بشكل دائري مغبر (طارة) وتكتلات تسمى 'غيوم'. تبدأ هذه السحب صغيرة ولكن يمكن أن تتوسع لتصبح أكثر من 1فرسخ(3.3سنوات ضوئية) واسع. في هذا الرسم التخطيطي ، تبعد السحب مسافة فرسخ واحد على الأقل عن الطارة. الصورة عن طريق نعمة أبكينار /ناسا.

عبر وكالة ناسا

بمجرد أن تغادر سماء الأرض المهيبة ، فإن الكلمةغيملم يعد يعني بنية بيضاء رقيق المظهر تنتج المطر. وبدلاً من ذلك ، فإن السحب في الكون الأكبر هي مناطق متكتلة ذات كثافة أكبر من المناطق المحيطة بها.

رصدت التلسكوبات الفضائية هذه السحب الكونية بالقرب من الكتلة الهائلةالثقوب السوداء، تلك الأجسام الكثيفة الغامضة التي لا يمكن للضوء الهروب منها ، بكتل تعادل أكثر من 100000 شمس. يوجد ثقب أسود هائل في وسط كل مجرة ​​تقريبًا ، ويسمى بـنواة المجرة النشطة(AGN) إذا كان يلتهم الكثير من الغاز والغبار من محيطه. يُطلق على ألمع نوع من النوى المجرية النشطة اسمالكوازار. في حين أن الثقب الأسود نفسه لا يمكن رؤيته ، فإن جواره يضيء بشكل شديد السطوع حيث يتمزق المادة بالقرب من أفق الحدث الخاص به ، وهو نقطة اللاعودة.

لكن الثقوب السوداء ليست حقًا مثل المكانس الكهربائية ؛ إنهم لا يمتصون كل شيء قريب جدًا. في حين أن بعض المواد الموجودة حول الثقب الأسود ستسقط فيه مباشرةً ، ولن تُرى مرة أخرى أبدًا ، فإن بعض الغازات المجاورة ستندفع نحو الخارج ، مكونة غلافًا يتمدد على مدى آلاف السنين. ذلك لأن المنطقة القريبة منأفق الحدث- العتبة حول الثقب الأسود حيث تتجاوز سرعة الهروب سرعة الضوء - نشطة للغاية ؛ يمكن للإشعاع عالي الطاقة من الجسيمات سريعة الحركة حول الثقب الأسود أن يقذف كمية كبيرة من الغاز في اتساع الفضاء.

يتوقع العلماء أن يكون تدفق الغاز هذا سلسًا. بدلاً من ذلك ، فهو متكتل ويمتد إلى ما بعد 1فرسخ(3.3سنوات ضوئية) من الثقب الأسود. تبدأ كل سحابة صغيرة ، ولكن يمكن أن تتوسع لتصل إلى أكثر من 1 فرسخ فلكي - ويمكن حتى أن تغطي المسافة بين الأرض وأقرب نجم خارج الشمس ،بروكسيما سينتاوري.

عالم فيزياء فلكيةدانيال بروجافي جامعة نيفادا ، لاس فيجاس ، يشبه هذه التجمعات بمجموعات السيارات المنتظرة على طريق سريع مع إشارات توقف مصممة لتنظيم تدفق حركة المرور الجديدة. هو قال:



بين الحين والآخر لديك مجموعة من السيارات.

ما الذي يفسر هذه الكتل في الفضاء السحيق؟ بروجا وزملاؤه لديهم نموذج حاسوبي جديد يقدم حلاً محتملاً لهذا اللغز ،نشرت21 أبريل 2020 ، فيمراجعة الأقران رسائل مجلة الفيزياء الفلكية. يشير العلم إلى أن الحرارة الشديدة للغاية بالقرب من الثقب الأسود الهائل يمكن أن تسمح للغاز بالتدفق إلى الخارج بسرعة كبيرة ، ولكن بطريقة يمكن أن تؤدي أيضًا إلى تكوين التكتل. إذا تسارع الغاز بسرعة كبيرة ، فلن يبرد بدرجة كافية لتشكيل كتل. يأخذ نموذج الكمبيوتر هذه العوامل في الاعتبار ويقترح آلية لجعل الغاز ينتقل بعيدًا ، ولكن أيضًا يتكتل. بروجاقالت:

بالقرب من الحافة الخارجية للقذيفة يوجد اضطراب يجعل كثافة الغاز أقل قليلاً مما كانت عليه من قبل. هذا يجعل هذا الغاز يسخن بكفاءة عالية. يتم رفع الغاز البارد بعيدًا عن طريق ذلك.

هذه الظاهرة تشبه إلى حد ما الطفو الذي يجعل بالونات الهواء الساخن تطفو. الهواء الساخن داخل البالون أخف من الهواء البارد في الخارج ، وهذا الاختلاف في الكثافة يجعل البالون يرتفع.

طالبة دكتوراه في جامعة نيفاداراندال دانينقاد الدراسة. قال دانين:

هذا العمل مهم لأن علماء الفلك احتاجوا دائمًا إلى وضع السحب في موقع معين والسرعة لتلائم الملاحظات التي نراها من AGN. لم يكونوا مهتمين في كثير من الأحيان بتفاصيل كيفية تشكل الغيوم في المقام الأول ، ويقدم عملنا تفسيراً محتملاً لتشكيل هذه السحب.

ينظر هذا النموذج إلى غلاف الغاز فقط ، وليس إلى قرص المادة الذي يدور حول الثقب الأسود الذي يغذيه. الخطوة التالية للباحثين هي فحص ما إذا كان تدفق الغاز ينشأ من القرص نفسه. إنهم مهتمون أيضًا بمعالجة لغز سبب تحرك بعض الغيوم بسرعة كبيرة ، في حدود 20 مليون ميل في الساعة (10000 كيلومتر في الثانية).

الخلاصة: تبحث دراسة جديدة في كيفية تشكل الغيوم الكونية بالقرب من الثقوب السوداء.

المصدر: تدفقات Clumpy AGN الخارجة بسبب عدم الاستقرار الحراري