سلسة لعشاق الفضاء

متى يُطفأ ثقب أسود عملاق عملية ولادة نجمية

تقوم المجرات مع تقدمها بالعمر بإيقاف عملية تشكيل النجوم -لكن لماذا؟ الفلكيون اليوم موجودون على طريق العثور على الجاني قريباً.

نعرف حالياً أن الجزء الأكبر من المجرات تمتلك ثقباً أسوداً فائق الكتلة في مراكزها؛ وتلد هذه العمالقة المجرية بعض الظواهر ذات الطاقات المرتفعة جداً ويحصل ذلك خصوصاً عندما تسقط المادة نحو قرص التراكم (accretion disk) وأفق الحدث (event horizon) الخاص بتلك الثقوب السوداء. غالباً ما تقوم الطاقة الناجمة عن النوى المجرية النشطة (حيث تُقيم تلك الثقوب السوداء الهائجة) بتنظيم عمليات التشكل النجمي في المجرة المضيفة.

الآن، يعتقد باحثون في دراسة جديدة نُشرت في الملاحظات الشهرية للجمعية الفلكية الملكية أنهم وجدوا السبب وراء خمود عملية التشكل النجمي في المجرات البالغة.
يقول توبايس ماريج (Tobias Marriage) من جامعة جونز هوبكنز وهو مؤلف مشارك في الدراسة "عندما تنظر إلى التاريخ الماضي للكون، تُشاهد تلك المجرات وهي تقوم ببناء النجوم؛ وتتوقف عملية تشكل النجوم عند بلوغ نقطة معينة ويظهر هنا السؤال التالي: لماذا؟ بشكلٍ أساسي، تُقدم تلك الثقوب السوداء السبب الكامن وراء توقف تشكل النجوم في الكون".

استخدم ماريج وزملاؤه طريقة من أجل دراسة العناقيد المجرية الكبيرة وقاموا بتطبيقها على مجرات منفردة؛ واكتشفوا جراء ذلك أن الثقوب السوداء فائقة الكتلة تقود عملية "التغذية العكسية راديوية التردد -radio-frequency feedback" التي تُسخن المجرات مانعةً الغازات بين النجمية من أن تبرد وتتكتل لتشكل نجوماً جديدة.
باختصار: تلعب الثقوب السوداء عند بلوغها عمراً معيناً دور مفتاح كهربائي وتقوم بإطفاء التشكل النجمي قبل أن يستمر.

في العادة، تُستخدم بصمة مفعول سونييف-زلدوفيتش (Sunyaev–Zel’dovich) من أجل دراسة كيفية تفاعل إشعاع الخلفية الكونية الميكروي (صدى الانفجار العظيم) مع الالكترونات الموجودة داخل الغازات بين النجمية المحتجزة في عناقيد مؤلفة من مئات المجرات؛ لكن اُستخدمت هذه الطريقة هنا وللمرة الأولى على الإطلاق من أجل دراسة البيئة بين-النجمية في المجرات المنفردة.

تقول ميغان غرالا (Megan Gralla) من جونز هوبكنز أيضاً "يُستخدم مفعول SZ في العادة من أجل دراسة عناقيد مكونة من مئات المجرات لكن المجرات التي نبحث عنها أصغر بكثير وتتمتع بوجود إما مرافق أو أثنين". وتُضيف "ما نقوم به الآن هو طرح أسئلة مختلفة عما تم السابق؛ ونستخدم تقنية كانت موجودة منذ زمن واستخدمها الباحثون بنجاح ونقوم الآن باستخدامها من أجل الإجابة على سؤال مختلف كلياً وفي فرع من علم الفلك مختلف كلياً أيضاً".

إذاً، أثناء دراسة بصمة مفعول SZ في المجرات، وجد الباحثون أن كل المجرات تتطابق التغذية العكسية راديوية التردد الخاصة بها مع تلك التي تتمتع بها المجرات التي تفتقد إلى عملية التشكل النجمي؛ وما حصل في الواقع هو أن تلك المجرات المحددة كانت مجرات بيضاوية بالغة وكبيرة وفيها مُنع الغاز بين-النجمي من أن يبرد إلى درجة كافية.
بالغة وكبيرة وفيها مُنع الغاز بين-النجمي من أن يبرد إلى درجة كافية.

يقول ماريج "لا يُمكن للغاز أن ينهار إذا بقي الغاز ساخناً "؛ وإذا لم يتمكن من الانهيار لن تُولد أية نجوم جديدة.

تحصل التغذية العكسية راديوية التردد عندما تسقط المادة نحو البيئة المحيطة بثقب أسود؛ وعلى الرغم من حتمية قيام هذه الثقوب السوداء بابتلاع بعضاً من تلك الكتلة عبر آلية مفهومة حالياً، إلا أن بعضاً من تلك المادة سيتم تسريعه وصولاً إلى قيم نسبية ومن ثمَّ ينطلق بعيداً عن أقطاب الثقب الأسود؛ وتؤدي تلك البلازما التي تتحرك عند سرعة قريبة من سرعة الضوء إلى توليد إصدارات راديوية قوية يُمكنها تسخين الغازات الموجودة في المجرة المضيفة.

على الرغم من أن الآلية المحددة والكامنة خلف التغذية العكسية الراديوية هي موضع نقاش حتى الآن، إلا أنَّ النتيجة واضحة: تلعب الثقوب السوداء دور عنصر تسخين موجود في الفرن وتحافظ بالتالي على سخونة الغازات بين-النجمية وتُطفأ عملية التشكل النجمي في النجوم البالغة.

http://www.mexat.com/vb/attachment.p...1&d=1416918664