رصد علماء الفلك 18 ثقبًا أسودًا تلتهم النجوم القريبة

29 يناير 2024 (أخبار Nanowerk) الثقوب السوداء التي تمزق النجوم موجودة في كل مكان في السماء إذا كنت تعرف فقط كيفية البحث عنها. هذه رسالة واحدة من دراسة جديدة أجراها علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، والتي تظهر في مجلة الفيزياء الفلكية (“A New Population of Mid-Infrared-Selected Tidal Disruption Events: Implications for Tidal Disruption Event Rates and Host Galaxy Properties”). أعلن مؤلفو الدراسة عن اكتشاف 18 حدثًا جديدًا لاضطراب المد والجزر (TDEs)، وهي حالات متطرفة عندما ينجذب نجم قريب إلى ثقب أسود ويتمزق إلى أشلاء. عندما يتغذى الثقب الأسود، فإنه يطلق دفعة هائلة من الطاقة عبر الطيف الكهرومغناطيسي. اكتشف علماء الفلك أحداث اضطراب المد والجزر السابقة من خلال البحث عن رشقات نارية مميزة في النطاق البصري ونطاق الأشعة السينية. وحتى الآن، كشفت عمليات البحث هذه عن عشرات من أحداث تمزيق النجوم في الكون القريب. إن TDEs الجديدة لفريق MIT تزيد عن ضعف كتالوج TDEs المعروفة في الكون. حدد علماء معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا 18 حدثًا جديدًا لاضطراب المد والجزر (TDEs)، وهي حالات متطرفة عندما ينجذب نجم قريب إلى ثقب أسود ويتمزق إلى أشلاء. تزيد الاكتشافات عن ضعف عدد TDEs المعروفة في الكون القريب. (بإذن من ميجان ماسترسون، وإيرين كارا، وآخرين) اكتشف الباحثون هذه الأحداث "المخفية" سابقًا من خلال النظر في نطاق غير تقليدي: الأشعة تحت الحمراء. بالإضافة إلى إطلاق انفجارات بصرية وأشعة سينية، يمكن لـ TDEs توليد إشعاعات تحت الحمراء، خاصة في المجرات "المتربة"، حيث يكون الثقب الأسود المركزي محاطًا بالحطام المجري. عادةً ما يمتص الغبار الموجود في هذه المجرات ويحجب الضوء البصري والأشعة السينية وأي علامة على وجود TDEs في هذه النطاقات. وفي هذه العملية، يسخن الغبار أيضًا، مما ينتج عنه أشعة تحت الحمراء يمكن اكتشافها. ووجد الفريق أن انبعاثات الأشعة تحت الحمراء يمكن أن تكون بمثابة علامة على أحداث اضطراب المد والجزر. من خلال النظر في نطاق الأشعة تحت الحمراء، اختار فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا العديد من TDEs، في المجرات التي كانت مثل هذه الأحداث مخفية في السابق. ووقعت الأحداث الثمانية عشر الجديدة في أنواع مختلفة من المجرات المنتشرة في السماء. تقول المؤلفة الرئيسية ميغان ماسترسون، وهي طالبة دراسات عليا في معهد كافلي للفيزياء الفلكية وأبحاث الفضاء التابع لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا: "لا تظهر غالبية هذه المصادر في النطاقات الضوئية". "إذا كنت تريد فهم TDEs ككل واستخدامها لاستكشاف التركيبة السكانية للثقوب السوداء الهائلة، فأنت بحاجة إلى النظر في نطاق الأشعة تحت الحمراء." ومن بين المؤلفين الآخرين في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا كيشالاي دي، وكريستوس باناجيوتو، وآنا كريستينا إيلرز، ودانييل فروستيج، وروبرت سيمكو، والأستاذ المساعد للفيزياء في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا إيرين كارا، إلى جانب متعاونين من مؤسسات متعددة بما في ذلك معهد ماكس بلانك للفيزياء خارج الأرض في ألمانيا.

ارتفاع الحرارة

اكتشف الفريق مؤخرًا أقرب TDE حتى الآن، من خلال البحث من خلال عمليات رصد الأشعة تحت الحمراء. وقد فتح هذا الاكتشاف طريقًا جديدًا يعتمد على الأشعة تحت الحمراء، ويمكن لعلماء الفلك من خلاله البحث عن الثقوب السوداء التي تغذيها بشكل نشط. وقد حفز هذا الاكتشاف الأول المجموعة على البحث عن المزيد من TDEs. من أجل دراستهم الجديدة، بحث الباحثون في الملاحظات الأرشيفية التي التقطتها NEOWISE - النسخة المتجددة من مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع المجال التابع لناسا. تم إطلاق هذا التلسكوب الفضائي في عام 2009، وبعد توقف قصير، واصل مسح السماء بأكملها بحثًا عن "عابرين" للأشعة تحت الحمراء، أو رشقات نارية قصيرة. نظر الفريق في الملاحظات المؤرشفة للمهمة باستخدام خوارزمية طورها المؤلف المشارك كيشالاي دي. تقوم هذه الخوارزمية باختيار أنماط انبعاثات الأشعة تحت الحمراء التي من المحتمل أن تكون علامات على انفجار عابر للأشعة تحت الحمراء. بعد ذلك، قام الفريق بمقارنة المجرات العابرة التي تم وضع علامة عليها مع قائمة بجميع المجرات القريبة المعروفة ضمن 200 ميغا فرسخ فلكي، أو 600 مليون سنة ضوئية. ووجدوا أنه يمكن تتبع انتقال الأشعة تحت الحمراء إلى حوالي 1,000 مجرة. ثم قاموا بتكبير إشارة انفجار الأشعة تحت الحمراء لكل مجرة ​​لتحديد ما إذا كانت الإشارة قد نشأت من مصدر آخر غير TDE، مثل نواة المجرة النشطة أو المستعر الأعظم. بعد استبعاد هذه الاحتمالات، قام الفريق بعد ذلك بتحليل الإشارات المتبقية، بحثًا عن نمط الأشعة تحت الحمراء الذي يميز TDE - أي ارتفاع حاد يتبعه انخفاض تدريجي، مما يعكس العملية التي من خلالها يقوم الثقب الأسود بتمزيق النجم. يقوم النجم فجأة بتسخين الغبار المحيط به إلى حوالي 1,000 كلفن قبل أن يبرد تدريجيا. كشف هذا التحليل عن 18 إشارة "نظيفة" لأحداث اضطراب المد والجزر. وقام الباحثون بمسح المجرات التي تم العثور على كل TDE فيها، ورأوا أنها حدثت في مجموعة من الأنظمة، بما في ذلك المجرات المتربة، عبر السماء بأكملها. يقول ماستيرون: "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." يقول إيدو بيرغر، أستاذ علم الفلك في جامعة هارفارد، والذي لم يشارك في الدراسة: "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."

حل مغبر

تساعد اكتشافات الفريق في حل بعض الأسئلة الرئيسية في دراسة أحداث اضطراب المد والجزر. على سبيل المثال، قبل هذا العمل، كان علماء الفلك قد شاهدوا في الغالب TDEs في نوع واحد من المجرات - وهو نظام "ما بعد الانفجار النجمي" الذي كان في السابق مصنعًا لتكوين النجوم، ولكنه استقر منذ ذلك الحين. هذا النوع من المجرات نادر، وكان علماء الفلك في حيرة من أمرهم بشأن سبب ظهور TDEs فقط في هذه الأنظمة النادرة. ويصادف أن تكون هذه الأنظمة أيضًا خالية نسبيًا من الغبار، مما يجعل اكتشاف الانبعاثات الضوئية أو الأشعة السينية الصادرة عن TDE أسهل بشكل طبيعي. الآن، من خلال النظر في نطاق الأشعة تحت الحمراء، أصبح علماء الفلك قادرين على رؤية TDEs في العديد من المجرات. تظهر النتائج الجديدة للفريق أن الثقوب السوداء يمكنها التهام النجوم في مجموعة من المجرات، وليس فقط أنظمة ما بعد الانفجار النجمي. كما تحل النتائج أيضًا مشكلة "الطاقة المفقودة". لقد توقع الفيزيائيون نظريًا أن TDEs يجب أن تشع طاقة أكثر مما تم ملاحظته بالفعل. لكن فريق معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا يقول الآن أن الغبار قد يفسر هذا التناقض. ووجدوا أنه إذا حدث TDE في مجرة ​​مغبرة، فإن الغبار نفسه يمكن أن يمتص ليس فقط الانبعاثات الضوئية والأشعة السينية، ولكن أيضًا الأشعة فوق البنفسجية الشديدة، بكمية تعادل "الطاقة المفقودة" المفترضة. تساعد الاكتشافات الثمانية عشر الجديدة أيضًا علماء الفلك على تقدير معدل حدوث TDEs في مجرة ​​معينة. عندما يحسبون TDEs الجديدة مع الاكتشافات السابقة، فإنهم يقدرون أن المجرة تواجه حدث اضطراب المد والجزر مرة واحدة كل 18 عام. ويقترب هذا المعدل من توقعات الفيزيائيين النظرية. ومن خلال المزيد من عمليات رصد الأشعة تحت الحمراء، يأمل الفريق في تحديد معدل TDEs، وخصائص الثقوب السوداء التي تزودها بالطاقة. يقول كارا: "كان الناس يتوصلون إلى حلول غريبة جدًا لهذه الألغاز، والآن وصلنا إلى النقطة التي يمكننا فيها حلها جميعًا". "وهذا يمنحنا الثقة بأننا لسنا بحاجة إلى كل هذه الفيزياء الغريبة لشرح ما نراه. ولدينا فهم أفضل للآليات التي تقف وراء كيفية تمزق النجم وابتلاعه بواسطة ثقب أسود. نحن نفهم هذه الأنظمة بشكل أفضل."

• محتوى مدعوم من تحسين محركات البحث وتوزيع العلاقات العامة. تضخيم اليوم.
• PlatoData.Network Vertical Generative Ai. تمكين نفسك. الوصول هنا.
• أفلاطونايستريم. ذكاء Web3. تضخيم المعرفة. الوصول هنا.
• أفلاطون كربون، كلينتك ، الطاقة، بيئة، شمسي، إدارة المخلفات. الوصول هنا.
• أفلاطون هيلث. التكنولوجيا الحيوية وذكاء التجارب السريرية. الوصول هنا.
• المصدر https://www.nanowerk.com/news2/space/newsid=64534.php