نفّاثة بطول 26 سنة ضوئية ترجّح وجود ثقب أسود

رصد علماء فلك يابانيون نفّاثة من الغاز الجزيئي يبلغ طولها 26 سنة ضوئية قرب LMC P3، وهو مصدر لأشعة غاما في السحابة الماجلانية الكبرى، المجرّة التابعة لمجرّتنا درب التبانة. وترى الدراسة أن حرارة هذا الغاز تعزّز الفرضية القائلة إن «ميكروكوازار» يقف وراء الانبعاثات، وإن الجسم المدمج في قلبه قد يكون ثقباً أسود. وللتقريب، فإن نجم Vega يبعد عن الأرض 25 سنة ضوئية فقط، أي أقل من طول هذه النفّاثة.

كيف رصد الباحثون النفّاثة؟

استخدم باحثون من جامعتين يابانيتين مصفوفة ALMA، وهي سلسلة من التلسكوبات الراديوية في تشيلي تعطي صوراً راديوية مفصّلة للأجرام السماوية. ودرس الفريق الانبعاثات الراديوية الصادرة عن جزيئات أول أكسيد الكربون (CO) قرب سحابة باردة تحيط بالجسم LMC P3.

عمل Yasuo Fukui من جامعة ناغويا مع Bhuvana Gadikere Rajendra من جامعة غيفو، وهي قائدة الفريق. وقال Fukui: «لقد اكتشفنا نفّاثة جزيئية ضخمة».

وتكمن أهمية الرصد في درجات الحرارة. فغاز النفّاثة تراوحت حرارته بين 35 و60 كلفن، بينما بلغت حرارة الغاز المحيط بها 15 كلفن. ويدلّ هذا الفرق، بحسب الفريق، على تفاعل بين الغاز الجزيئي ونفّاثة من الجسيمات عالية الطاقة صادرة عن الجسم المدمج. ويمكن لهذه النفّاثة أن تفسّر انبعاثات أشعة غاما من LMC P3.

وقال Fukui إن ارتفاع حرارة السحابة الجزيئية نسبياً على مساحة واسعة يدعم بقوة فكرة التفاعل مع نفّاثة عالية الطاقة، وأضاف: «إنها تقدّم دعماً قوياً جداً لاحتمال أن يكون جسمها المركزي ثقباً أسود».

ما هو LMC P3 وما الميكروكوازار؟

يقع LMC P3 داخل بقايا مستعر أعظم في السحابة الماجلانية الكبرى. والمستعر الأعظم هو الانفجار النجمي الذي خلّف تلك البقايا، وقد نشأ عنه جسم مدمج في المنظومة. ويضم LMC P3 نجماً عملاقاً من النوع O وجسماً مدمجاً قد يكون ثقباً أسود أو نجماً نيوترونياً. وهو من الأجرام القليلة الشبيهة بالميكروكوازار التي عُثر عليها خارج درب التبانة.

والميكروكوازار نسخة أصغر من الكوازار، وهو منطقة شديدة النشاط حول ثقب أسود هائل الكتلة في مركز مجرّة. أما الميكروكوازار فيتألف من ثقب أسود أو نجم نيوتروني بكتلة نجمية يقترن بنجم رفيق. ويسحب الثقب الأسود المادة من رفيقه فيتكوّن قرص من المادة الدوّامة يسمى قرص التراكم. وينتج هذا التراكم أشعة سينية وأشعة غاما، كما تنطلق من الميكروكوازارات نفّاثات عالية السرعة تقترب سرعتها من سرعة الضوء.

ما الذي كان محلّ خلاف قبل هذا الرصد؟

اكتشف الفلكيون LMC P3 عام 2016 بسبب قوة انبعاثات أشعة غاما فيه، وكان أول جرم من هذا النوع يُعثر عليه خارج درب التبانة. وظنّ الباحثون في البداية أنه ثنائي سيني، أي منظومة نجمية تصدر أشعة سينية، وبدت دراسات مرصد Chandra للأشعة السينية وكأنها تؤكد ذلك. ثم رصد تلسكوب FERMI دورية مدتها 10.3 أيام في انبعاثات أشعة غاما منه، فاقترحت تفسيرات عدة، منها وجود نفّاثات. ثم كشفت عمليات الرصد بمصفوفة ALMA للسحب الغازية المحيطة نفّاثة باردة تتدفق بعيداً عن الجسم، وأثار ذلك تساؤلات عن آلية إطلاقها.

وقبل هذا الاكتشاف تنافس تفسيران لانبعاثاته. الأول رياح النجم النابض، إذ يطلق نجم نابض يدور حول نفسه تيارات من الجسيمات النشطة على شكل نبضات. والنجم النيوتروني يتكوّن حين ينهار نجم هائل الكتلة فتتكدّس النيوترونات في حيّز بحجم مدينة. والتفسير الثاني هو الميكروكوازار، وفيه قد يسحب الجسم المدمج المادة من رفيقه ليكوّن قرص تراكم.

ويرجّح الفريق التفسير الثاني لسببين: الثقوب السوداء تنتج نفّاثات أقوى من النجوم النيوترونية، وانبعاث أشعة غاما من LMC P3 مرتفع على نحو خاص، وهو ما يميل إلى كفة الميكروكوازار. ويدعم الدليل الجديد احتمال أن يكون الجسم المدمج ثقباً أسود خلّفه انهيار نجم هائل الكتلة.

ماذا يقول الفريق، وإلى أين يتجه البحث؟

فسّر الفريق ارتفاع الحرارة بأنه تسخين صدمي، وكتب مؤلفو الدراسة: «نفسّر ارتفاع درجات الحرارة بأنه ناتج عن التسخين الصدمي لنفّاثة ميكروكوازار يقودها الثنائي المصدر لأشعة غاما، حيث يملك الجسم المدمج قرص تراكم تغذّيه رياح النجم من النوع O. وتتطابق نفّاثة أول أكسيد الكربون مع التنبؤات القائمة المستندة إلى محاكاة الهيدرودينامية المغناطيسية، التي تُظهر أن هذه النفّاثة يمكن أن تتشكل من تفاعل نفّاثة الميكروكوازار مع سحابة من الوسط بين النجمي المحيط. وتوفّر هذه النتائج دليلاً قوياً على أن نفّاثات أول أكسيد الكربون بصمة تنحتها نفّاثات الميكروكوازار، وتدعم أن التراكم الكتلي في LMC P3 هو مصدر أشعة غاما».

ويبقى الحديث هنا عن احتمال لا عن حسم، فالأدلة تدعم أن يكون الجسم المدمج ثقباً أسود، لكنّ الفرضية الأخرى، أي النجم النيوتروني، لا تزال واردة في وصف الجسم. وتتواصل الأبحاث على SS 433، وهو أول ميكروكوازار اكتُشف، إلى جانب دراسة LMC P3. وتقدّم نتائج الجرمين معاً فهماً أوسع للأجسام المدمجة وتفاعلها مع ما يحيط بها.

والتفاصيل في إعلان جامعة ناغويا وفي الورقة البحثية عن رصد LMC P3 بمصفوفة ALMA.