ثقوب سوداء تحول النجوم إلى أشلاء

اكتشف العلماء العديد من الثقوب السوداء الجديدة التي تلتهم النجوم المطمئنة عبر الفضاء.
رصد علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا 18 حدثاً جديداً لاضطراب المد والجزر (TDEs)، وهي عبارة عن انفجارات ضخمة من الطاقة المنبعثة عندما يتم تمزيق نجم بواسطة ثقب أسود – من قبل علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، وفقاً لدراسة جديدة نشرت في مجلة الفيزياء الفلكية .
يزيد هذا الاكتشاف من ضعف عدد TDEs التي اكتشفها العلماء، ويتضمن أقرب كائن تم اكتشافه حتى الآن.
الثقوب السوداء هي أجسام كثيفة للغاية، ولها جاذبية قوية لدرجة أنه حتى الضوء لا يمكنه الهروب من نقطة تعرف باسم أفق الحدث. وتتشكل نتيجة انهيار نجوم هائلة الحجم، بعد أن تقع كتلة النجم كلها في قلبه.
“يمكن أن تكون الثقوب السوداء صغيرة، كتلتها قريبة من كتلة شمسنا، أو متوسطة الكتلة (مثل تلك التي تم اكتشافها للتو)، أو ضخمة جداً، تبلغ كتلتها ملايين أو مليارات أضعاف كتلة شمسنا. تحدث هذه الثقوب السوداء الضخمة في مراكز الكون.
وقال ستيفن تينغاي، عالم الفيزياء الفلكية والمدير التنفيذي لمعهد كيرتن لعلم الفلك الراديوي بجامعة كيرتن في أستراليا، لمجلة نيوزويك: “هناك مجرة واحدة في مركز مجرتنا، وهي مجرة   درب التبانة “.
“يمكننا اكتشاف الثقوب السوداء لأنها تسحب المواد القريبة إليها، وتمزقها، ونتيجة لذلك تتسبب في إطلاق إشعاع يمكننا مراقبته والاستدلال على وجوده.”.
يحدث اضطراب المد والجزر عندما يسقط نجم في أفق حدث الثقب الأسود ويلتهمه الجسم ببطء، ويطلق كميات هائلة من الطاقة على شكل إشعاع كهرومغناطيسي أثناء موته.
وأوضح المؤلفون أن هذه الكائنات TDE ظلت مخفية قبل هذا الاكتشاف بسبب وجودها في نطاق غير عادي من الضوء الكهرومغناطيسي.
عادة ما يتم الكشف عن TDEs من خلال رشقات ضخمة من الأشعة السينية التي تنبعث منها، ولكنها تطلق أيضاً كميات كبيرة من الأشعة تحت الحمراء الحرارية.
في المجرات المغمورة بالغبار، قد يتم حجب الأشعة السينية بواسطة سحب الغبار، ولكن عندما يمتص الغبار هذه الأشعة السينية، فإنه يسخن حتى حوالي 1000 درجة كلفن أو 1300 درجة فهرنهايت، مما ينتج عنه الأشعة تحت الحمراء.
يمكن للعلماء على الأرض اكتشاف ذلك لاحقاً، وهكذا تم اكتشاف 18 TDEs الجديدة.
وقالت مؤلفة الورقة البحثية ميغان ماسترسون، وهي طالبة دراسات عليا في معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، في بيان: “لا تظهر غالبية هذه المصادر في النطاقات الضوئية”. “إذا كنت تريد فهم TDEs ككل واستخدامها لاستكشاف التركيبة السكانية للثقب الأسود الهائل، فأنت بحاجة إلى النظر في نطاق الأشعة تحت الحمراء.”.
في هذه الورقة، يصف المؤلفون كيف استخدموا بيانات المراقبة التي تم جمعها بواسطة NEOWISE، وهو شكل جديد من مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع النطاق التابع لناسا ، والذي تم إطلاقه في عام 2009. باستخدام خوارزمية لانتقاء أنماط انبعاثات الأشعة تحت الحمراء عبر 600 مليون سنة ضوئية. اكتشفوا 18 TDEs جديدة، منتشرة بين حوالي 1000 مجرة.
وقال ماسترسون: “إذا نظرت إلى السماء ورأيت مجموعة من المجرات، فإن TDEs ستحدث بشكل تمثيلي في كل منها”. “لا يعني ذلك أنها تحدث في نوع واحد فقط من المجرات، كما اعتقد الناس بناءً على عمليات البحث البصرية والأشعة السينية فقط.”
ربما كان الغبار أيضاً مسؤولاً عن مشكلة “الطاقة المفقودة”، حيث كان يُعتقد أن TDEs تشع طاقة أكثر مما لوحظ. إذا كان الغبار يمتص أيضاً الأشعة فوق البنفسجية من TDE، فقد يعوض هذا الفرق في الطاقة المشعة.
وقال إيدو بيرغر، أستاذ علم الفلك في جامعة هارفارد والذي لم يشارك في الدراسة، في البيان: “من الممكن الآن النظر من خلال الغبار واستكمال إحصاء TDEs القريبة”. “أحد الجوانب المثيرة للاهتمام بشكل خاص في هذا العمل هو إمكانية إجراء دراسات متابعة مع مسوحات كبيرة بالأشعة تحت الحمراء، وأنا متحمس لرؤية الاكتشافات التي ستنتجها.”
وقد ساعدت هذه الاكتشافات الجديدة العلماء أيضاً على معرفة المزيد حول حقيقة TDEs وأين تحدث. تم العثور على المخزون السابق من TDEs فقط في شكل نادر من المجرات يُعرف باسم نظام “ما بعد الانفجار النجمي”، والذي أدى في السابق إلى تكوين عدد من النجوم ولكنه توقف منذ ذلك الحين.
يمكن تحديد سبب رؤية TDEs فقط في هذه المجرات النادرة حتى الآن لأن هذه المجرات خالية نسبيًا من الغبار، مما يجعل من السهل اكتشاف TDEs عبر الأشعة السينية.
الآن، باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء، يمكن رصد TDEs في العديد من المجرات عبر الكون، مما يعني أن مجموعة من المجرات يمكن أن تستضيف ثقوباً سوداء تمزق النجوم إلى أشلاء. ويقدر المؤلفون أن مجرة واحدة ستشهد TDE مرة واحدة كل 50 ألف عام.