نوى المجرة النشطة ، المدعومة بالثقوب السوداء الهائلة التي تحتويها ، هي أكثر الأجسام سطوعًا في الكون. يأتي الضوء من نفاثات المادة المسقطة بسرعة قريبة من الضوء من البيئة المحيطة بالثقب الأسود. في معظم الحالات ، تسمى هذه النوى المجرية النشطة الكوازارات. ولكن في حالات نادرة عندما تكون إحدى النفاثات متجهة مباشرة إلى الأرض ، يطلق عليها اسم blazar وتبدو أكثر إشراقًا.
على الرغم من أن الخطوط العريضة لكيفية عمل البلازار قد تم وضعها ، إلا أن العديد من التفاصيل لا تزال غير مفهومة جيدًا ، بما في ذلك كيف تولد المادة سريعة الحركة الكثير من الضوء. الآن قام الباحثون بتحويل مرصد فضائي جديد يسمى استكشاف الاستقطاب بالأشعة السينية (IXPE) إلى أحد ألمع النيران في السماء. تشير البيانات المأخوذة من هذه الملاحظات وغيرها مجتمعة إلى أن الضوء ينتج عندما تصطدم نفاثات من الثقب الأسود بمواد بطيئة الحركة.
الطائرات والضوء
يختص IXPE في الكشف عن استقطاب الفوتونات عالية الطاقة ، أي اتجاه التموجات في المجال الكهربائي للضوء. يمكن لمعلومات الاستقطاب أن تخبرنا شيئًا عن العمليات التي خلقت الفوتونات. على سبيل المثال ، سيكون للفوتونات التي تأتي من بيئة مضطربة استقطاب عشوائي بشكل أساسي ، بينما تميل البيئة الأكثر تنظيماً إلى إنتاج فوتونات ذات نطاق محدود من الاستقطابات. يمكن أيضًا للضوء الذي يمر عبر المواد أو المجالات المغناطيسية تغيير استقطابه.
هذا مفيد لدراسة البلازارات. يتم توليد الفوتونات عالية الطاقة المنبعثة من هذه الأجسام بواسطة الجسيمات المشحونة في النفاثات. عندما تغير هذه الأجسام مسارها أو تبطئ ، يجب أن تتخلى عن الطاقة على شكل فوتونات. نظرًا لأنها تتحرك بالقرب من سرعة الضوء ، فإن لديها الكثير من الطاقة للتخلي عنها ، مما يسمح للبلازارات بالانبعاث عبر الطيف ، من موجات الراديو إلى أشعة جاما ، مع بقاء بعض الأخيرة في هذه الطاقات على الرغم من مليارات السنين. الانزياح الأحمر.
لذا يصبح السؤال إذن ما الذي يسبب تباطؤ هذه الجسيمات. هناك نوعان من الأفكار الرئيسية. أحدها أن البيئة في الطائرات مضطربة ، مع أكوام فوضوية من المواد والمجالات المغناطيسية. يؤدي هذا إلى إبطاء الجسيمات وستعني البيئة المضطربة أن الاستقطاب يصبح عشوائيًا إلى حد كبير.
تتضمن الفكرة البديلة موجة صدمة ، حيث تصطدم المواد من النفاثات بمواد أبطأ وتتباطأ. هذه عملية منظمة نسبيًا ، وتنتج استقطابًا محدود النطاق نسبيًا ويصبح أكثر وضوحًا عند الطاقات الأعلى.
أدخل IXPE
المجموعة الجديدة من الملاحظات عبارة عن حملة منسقة لتسجيل Markarian blazar 501 باستخدام مجموعة متنوعة من التلسكوبات التي تلتقط الاستقطاب بأطوال موجية أطول ، مع تعامل IXPE مع الفوتونات الأكثر نشاطًا. بالإضافة إلى ذلك ، بحث الباحثون في أرشيفات عدة مراصد للحصول على ملاحظات سابقة لماركاريان 501 ، مما سمح لهم بتحديد ما إذا كان الاستقطاب مستقرًا بمرور الوقت.
بشكل عام ، عبر الطيف ، من موجات الراديو إلى أشعة جاما ، كانت الاستقطابات التي تم قياسها ضمن درجات قليلة من بعضها البعض. كان أيضًا مستقرًا بمرور الوقت وزاد محاذاته عند طاقات الفوتون الأعلى.
لا يزال هناك القليل من الاختلاف في الاستقطاب ، مما يشير إلى وجود فوضى طفيفة نسبيًا في موقع الاصطدام ، وهذا ليس مفاجئًا كثيرًا. لكنها أقل فوضى بكثير مما قد تتوقعه من مادة مضطربة ذات مجالات مغناطيسية معقدة.
بينما توفر هذه النتائج نظرة ثاقبة حول كيفية إنتاج الثقوب السوداء للضوء ، فإن هذه العملية تعتمد في النهاية على الإنتاج النفاث ، والذي يحدث بالقرب من الثقب الأسود. لا تزال كيفية تشكل هذه النفاثات غير مفهومة تمامًا ، لذلك لا يزال لدى الأشخاص الذين يدرسون الفيزياء الفلكية للثقب الأسود سبب للعودة إلى العمل بعد عطلة نهاية الأسبوع.
الطبيعة2022. DOI: 10.1038 / s41586-022-05338-0 (حول DOIs).
