اكتشاف أبعد بلازار يكشف أسرار الكون القديم

-بلغ الضوء القادم من هذا الجرم الكوني إلى تلسكوبات الأرض بعد رحلةٍ استغرقت 8 مليارات سنة، لينقل معه شهادةً مباشرة على ما كانت عليه مجرّات الكون الفتيّ قبل أن يهدأ إيقاعه الحالي. هذه الشهادة هي "بلازار OP 313"، الذي أعلن فريقٌ دولي من الفلكيين أنه الأبعد والأقدم من نوعه على الإطلاق، بعدما رصدوا فيه انفجاراً هائلاً من أشعّة غاما فائقة الطاقة يعود إلى إحدى أكثر مراحل تاريخ الكون نشاطاً.

والبلازار، لمن لا يألف المصطلح، هو نوعٌ من الكوازارات (Quasars) تصطفّ نفّاثاته البلازمية بشكلٍ مباشر على خط النظر من الأرض، ما يجعل إشعاعها أكثر وضوحاً للرصد. ونفّاثات OP 313 تحديداً موجّهة نحونا مباشرة، وهو ما سمح للفريق البحثي بالتقاط إشاراتها بدقّةٍ غير معتادة رغم المسافة الفلكية الهائلة.

كيف جرى الرصد؟

بدأت القصة في ديسمبر 2023، حين لاحظ الفلكيون للمرّة الأولى انبعاث أشعّة غاما من هذا المصدر البعيد. ولمتابعة الإشارة والتأكّد من خصائصها، استُخدم تلسكوب LST-1 النموذجي إلى جانب تلسكوب MAGIC، وكلاهما يقع في مرصد روكي دي لوس موتشاتشوس (Roque de los Muchachos) في جزيرة لا بالما الإسبانية. وقد مكّنت هذه المتابعة الفريق من تحديد أنّ الإشعاع صادرٌ عن جرمٍ يُرى كما كان عليه بعد 5 مليارات سنة من الانفجار العظيم، أي في مرحلةٍ يصفها الباحثون بأنها كانت ذروة الحيوية الكونية.

يقول عضو الفريق البحثي أكسل أربيه-إنغلز: "قبل نحو 11 مليار سنة، مرّ الكون بفترة نشاطٍ ذروي تُعرف بـ'ظهيرة الكون الكونية'، تميّزت بمعدّلٍ مكثّف لتشكّل النجوم والمجرّات". ويضيف موضحاً ما تلا ذلك: "حين تباطأت هذه المرحلة من النشاط المكثّف وبدأت المجرّات تتطوّر وتنضج، دخل الكون مرحلةً أكثر هدوءاً، وهي المرحلة التي ما زلنا نعيش فيها حتى اليوم".

Loading image...

محرّك الجسيمات في قلب المجرّة

في صميم ظاهرة OP 313 يكمن ثقبٌ أسود فائق الكتلة، وهو نوعٌ من "النوى المجرّية النشطة" (AGN)، أي مناطق يتغذّى فيها الثقب الأسود على الغاز والغبار المحيط به. الجاذبية وحدها كافية لجعل هذا الغاز يتوهّج بشدّة، لدرجة أن هذه النوى قد تفوق في سطوعها مجموع نجوم مجرّتها المضيفة بأكملها. أمّا المادة التي لا يبتلعها الثقب الأسود، فتُوجَّه نحو قطبيه وتُقذَف على هيئة نفّاثتين من البلازما بسرعةٍ تقارب سرعة الضوء.

تحليل أشعّة غاما القادمة من OP 313 أظهر أنّ هذا الثقب الأسود يعمل فعلياً كمسرّعٍ كوني للجسيمات، إذ تُغذّى الانبعاثات المكثّفة بكثافةٍ عالية من الإلكترونات النسبية المتحرّكة بسرعاتٍ قريبة من سرعة الضوء. ويشرح دومينيكو ديلّا فولبي، الباحث في جامعة جنيف، الآلية المعروفة في الفيزياء الفلكية بـ"السيناريو اللبتوني" قائلاً: "في ما يُعرف بالسيناريو اللبتوني، تُسرَّع الإلكترونات إلى سرعاتٍ قريبة من سرعة الضوء داخل نفّاثة بلازمية قوية يقذفها الثقب الأسود فائق الكتلة الموجود في مركز OP 313". ويضيف: "عند اصطدام هذه الإلكترونات بفوتوناتٍ أقلّ طاقة تحيط بالثقب الأسود، تنقل الإلكترونات جزءاً من طاقتها الكبيرة إلى هذه الفوتونات، فتدفعها إلى مستوياتٍ من الطاقة مطابقة لأشعّة غاما فائقة الطاقة".

ما الذي تكشفه رحلة الضوء عبر 8 مليارات سنة؟

لم تصل أشعّة غاما من OP 313 إلى الأرض سالمةً تماماً، فقد قطعت مسافة 8 مليارات سنة ضوئية تفاعلت خلالها مع ما يُعرف بالإشعاع الخلفي خارج المجرّي (EBL)، وهو تراكمٌ من الإشعاع الصادر عن النجوم والمجرّات ونوىً مجرّية نشطة أخرى على امتداد التاريخ الكوني. هذا التفاعل بين فوتونات غاما وهذا "الضوء الأحفوري" يُنتج أزواجاً من الإلكترون والبوزيترون عبر عملية تُعرف بـ"إنتاج الأزواج" (Pair Production)، وهي عملية تُنقص عدد فوتونات غاما في الإشارة الأصلية. وقد تمكّن تلسكوبا LST-1 وMAGIC من توصيف دقيق لهذا التناقص في إشارة OP 313، ما أتاح للفريق قراءة أثر رحلة الضوء الطويلة على الإشارة نفسها، إلى جانب خصائص المصدر في لحظة انبعاثها.

نُشرت نتائج هذا العمل البحثي يوم الثلاثاء (6 أكتوبر) في دورية Astronomy & Astrophysics المتخصّصة، وهي من الدوريات المحكّمة المعروفة في مجال الفيزياء الفلكية الرصدية. كما أصدرت جامعة جنيف، التي ينتمي إليها أحد الباحثين الرئيسيين، بياناً توضيحياً حول الاكتشاف.

قيمة هذا الرصد لا تقتصر على كسر الرقم القياسي للمسافة والعمر، بل تمتدّ إلى فهمٍ أدقّ لآلية عمل الكوازارات، التي تُعدّ من بين أقوى الظواهر الكونية التي رصدتها البشرية على الإطلاق. فكلّما تمكّن الفلكيون من دراسة مصادر أقدم وأبعد تعود إلى "ظهيرة الكون"، أمكن اختبار النماذج النظرية لتسارع الجسيمات وتطوّر النوى المجرّية النشطة في بيئةٍ كونية لم تعد موجودة اليوم. والسؤال الذي يترك هذا الاكتشاف مفتوحاً هو: كم عدد البلازارات المشابهة التي ما زالت تنتظر رصداً أدقّ من الجيل القادم من التلسكوبات، وماذا ستكشف عن الحقبة التي شكّلت فيها الثقوب السوداء الفائقة الكتلة ملامح الكون المبكر؟