تم اكتشاف ثقب أسود هائل مختبئًا في حلقة من الغبار الكوني

لاحظ مقياس التداخل التلسكوب الكبير جدًا التابع للمرصد الأوروبي الجنوبي (ESO’s VLTI) سحابة من الغبار الكوني في مركز مجرة ميسيه 77 التي تخفي ثقبًا أسود هائلًا. أكدت النتائج التنبؤات التي تم إجراؤها منذ حوالي 30 عامًا وتعطي علماء الفلك نظرة ثاقبة جديدة حول “نوى المجرة النشطة” ، وهي بعض أكثر الأجسام سطوعًا وغموضًا في الكون.

النوى المجرية النشطة (AGNs) هي مصادر حيوية للغاية مدعومة بالثقوب السوداء فائقة الكتلة وتوجد في وسط بعض المجرات. تتغذى هذه الثقوب السوداء على كميات كبيرة من الغبار والغاز الكوني. قبل أن يتم أكلها ، تدور هذه المادة نحو الثقب الأسود ويتم إطلاق كميات هائلة من الطاقة في هذه العملية ، وغالبًا ما تتفوق على جميع النجوم في المجرة.

كان علماء الفلك فضوليين بشأن النوى المجرية النشطة منذ أن اكتشفوا هذه الأجسام الساطعة لأول مرة في الخمسينيات من القرن الماضي. الآن ، بفضل VLTI من ESO ، اتخذ فريق من الباحثين ، بقيادة فيوليتا جاميز روساس من جامعة لايدن في هولندا ، خطوة رئيسية نحو فهم كيفية عملهم وشكلهم عن قرب. نُشرت النتائج اليوم في مجلة Nature.

من خلال إجراء ملاحظات مفصلة بشكل غير عادي لمركز مجرة ​​ميسيه 77 ، والمعروفة أيضًا باسم NGC 1068 ، اكتشفت جوميز روساس وفريقها حلقة سميكة من الغبار والغاز الكوني تخفي ثقبًا أسود هائلًا. يقدم هذا الاكتشاف دليلًا حيويًا لدعم نظرية عمرها 30 عامًا تُعرف بالنموذج الموحد للنواة المجرية النشطة.

يعرف علماء الفلك أن هناك أنواعًا مختلفة من النوى المجرية النشطة. على سبيل المثال ، يطلق البعض دفعات من موجات الراديو بينما لا يطلق البعض الآخر ؛ بعض النوى المجرية النشطة تتألق بشكل ساطع في الضوء المرئي ، بينما البعض الآخر ، مثل ميسيه 77 ، يكون أكثر هدوءًا. ينص النموذج الموحد على أنه على الرغم من اختلافاتهم ، فإن جميع النوى المجرية النشطة لها نفس البنية الأساسية: ثقب أسود فائق الكتلة محاط بحلقة سميكة من الغبار.

وفقًا لهذا النموذج ، فإن أي اختلاف في المظهر بين النوى المجرية النشطة ناتج عن الاتجاه الذي نرى فيه الثقب الأسود وحلقته السميكة من الأرض. يعتمد نوع النوى المجرية النشطة التي نراها على مدى حجب الحلقة للثقب الأسود من وجهة نظرنا ، وإخفائها تمامًا في بعض الحالات.

وجد علماء الفلك بعض الأدلة لدعم النموذج الموحد من قبل ، بما في ذلك اكتشاف الغبار الدافئ في مركز Messier 77. ومع ذلك ، بقيت الشكوك حول ما إذا كان هذا الغبار يمكن أن يخفي تمامًا ثقبًا أسود ، ومن ثم يشرح لماذا يلمع هذا النوى المجري بشكل أقل سطوعًا في الضوء المرئي. الآخرين.

يوضح جاميز روساس: “كانت الطبيعة الحقيقية لسحب الغبار ودورها في تغذية الثقب الأسود وتحديد شكله عند النظر إليه من الأرض أسئلة مركزية في دراسات نواة الجاذبية الأرضية على مدى العقود الثلاثة الماضية”. “على الرغم من عدم وجود نتيجة واحدة لحل جميع الأسئلة التي لدينا ، فقد اتخذنا خطوة كبيرة في فهم كيفية عمل النوى المجرية النشطة.”

أصبحت الملاحظات ممكنة بفضل تجربة Multi AperTure mid-Infrared SpectroScopic (MATISSE) المثبتة على ESO’s VLTI ، الواقعة في صحراء أتاكاما في تشيلي. جمعت MATISSE ضوء الأشعة تحت الحمراء الذي تم جمعه بواسطة جميع التلسكوبات الأربعة التي يبلغ قطرها 8.2 متر لتلسكوب ESO الكبير جدًا (VLT) باستخدام تقنية تسمى قياس التداخل. استخدم الفريق MATISSE لمسح مركز Messier 77 ، الواقع على بعد 47 مليون سنة ضوئية في كوكبة Cetus.

“يمكن لـ MATISSE رؤية نطاق واسع من أطوال موجات الأشعة تحت الحمراء ، مما يتيح لنا رؤية الغبار وقياس درجات الحرارة بدقة. ولأن VLTI هو في الواقع مقياس تداخل كبير جدًا ، فلدينا الدقة لمعرفة ما يحدث حتى في المجرات البعيدة مثل ميسييه 77. توضح الصور التي حصلنا عليها التغيرات في درجة الحرارة وامتصاص غيوم الغبار حول الثقب الأسود “، كما يقول المؤلف المشارك والتر جافي ، الأستاذ في جامعة ليدن.

من خلال الجمع بين التغيرات في درجة حرارة الغبار (من درجة حرارة الغرفة إلى حوالي 1200 درجة مئوية) الناتجة عن الإشعاع المكثف من الثقب الأسود وخرائط الامتصاص ، قام الفريق بتكوين صورة مفصلة للغبار وتحديد المكان الذي يجب أن يكمن فيه الثقب الأسود. الغبار – الموجود في الحلقة الداخلية السميكة والقرص الممتد – مع وجود الثقب الأسود في مركزه يدعم النموذج الموحد. استخدم الفريق أيضًا بيانات من مجموعة Atacama Large Millimeter / submillimeter ، المملوكة بشكل مشترك لـ ESO ، وخط الأساس الطويل جدًا التابع للمرصد الراديوي للفلك الوطني لإنشاء صورتهم.

ويخلص جوميز روساس إلى أن “نتائجنا يجب أن تؤدي إلى فهم أفضل للأعمال الداخلية للنواة المجرية النشطة”. “يمكنهم أيضًا مساعدتنا على فهم أفضل لتاريخ مجرة ​​درب التبانة ، التي تضم ثقبًا أسود هائلاً في مركزها ربما كان نشطًا في الماضي.”

يتطلع الباحثون الآن إلى استخدام ESO’s VLTI للعثور على المزيد من الأدلة الداعمة للنموذج الموحد للنواة المجرية النشطة من خلال النظر في عينة أكبر من المجرات.

يقول عضو الفريق برونو لوبيز ، الباحث الرئيسي في MATISSE في Observatoire de la Côte d’Azur في نيس ، فرنسا: “يعتبر Messier 77 نموذجًا أوليًا مهمًا AGN ودافعًا رائعًا لتوسيع برنامج المراقبة لدينا وتحسين MATISSE للتعامل مع نطاق أوسع عينة من النوى المجرية النشطة. ”