أخبار

العثـور على نجـم مغناطيسي عنـد ثقـب أســود عمــلاق

نجم نيتروني ممغنط قد يختبر نظرية أينشتاين.

يوجين صمويل رايش
  • Published online:

<p>سحابة غاز تدور حول ثقب أسود بمركز مجرة درب التبانة (ترى هنا بانبعاث أشعة الراديو).</p>

سحابة غاز تدور حول ثقب أسود بمركز مجرة درب التبانة (ترى هنا بانبعاث أشعة الراديو).

IMAGE COURTESY OF NRAO/AUI


لم يستطع ديل فريل مقاومة احتمال أن يشاهد ثقبًا أسود وهو يبتلع فريسته. وكان فريل ـ المسؤول عن مجموعة المراصد الكبرى (VLA) المكوَّنة من تليسكوبات راديو قرب سوكورو في نيومكسيكو ـ قد رأى تقريرًا مؤخرًا عن وهج دام طويلًا، يصدر عن مركز مجرة درب التّبانة، حيث مأوى ثقب أسود هائل الكتلة يُدعى القوس–أ* (Sgr A*). كان الفلكيون يظنون أن الوهج ربما يكون علامة على سحابة غاز كانوا يتعقبونها، وقد بدأت دوامة موتها في الثقب الأسود. 

كان فريل متشككًا.. فلم يكن موت السحابة متوقعًا حتى حلول فترة ما بين سبتمبر في العام الحالي، ومارس في العام التالي، لكن فريل لم يكن يريد المخاطرة بتفويت مشاهدة الحدث ساخنًا. ففي غضون ساعات من رؤية التقرير، كان قد وَجّه أطباق مجموعة تليسكوبات الراديو صوب المشهد، فلم يجد شيئًا لافتًا. كان فريل حائرًا.. إنْ لم يكن الوهج لوصول سحابة الغاز، فما عساه أن يكون؟ 

جاءت الإجابة عاجلة من التليسكوبات الأخرى التي تشاهد الدراما الدائرة بمركز المجرة: كان الوهج قادمًا من نجم مغناطيسي، وهو نوع من النجوم النابضة عالية التمغنط، أو نجم نيوتروني دوّار. كان موقعه القريب من القوس-أ* يجعل الكشف نفيسًا، إذ يمكن استخدام نبضات الراديو المنتظمة من النجم المغناطيسي لقياس اعوجاج الزمان والمكان قرب الثقب الأسود الضخم، واختبار تنبؤات النظرية النسبية العامة لأينشتاين.

يقول جيفري باور، عالِم الفلك الراديوي بجامعة كاليفورنيا، بيركلي، الذي قاد المشاهدات الأخيرة لمجموعة التليسكوبات الضخمة (VLA): «ثمة اهتمام كبير في العثور على نوابض حول الثقوب السود هائلة الكتلة، وهذا هو المثال الأول»، ويضيف باور: «هناك الكثير الذي يمكن أن نتعلمه من هذا». 

كان الاكتشاف العرضي للنجم المغناطيسي مُنتَجًا ثانويًّا لاهتمام الفلكيين بوصول سحابة غاز تُسمَّى G2. السحابة، البالغة كتلتها ثلاثة أضعاف كتلة الأرض، رُصدت لأول مرة قرب القوس-أ* في 2012 (وعُثر عليها لاحقًا في بيانات 2002). سيتيح وصولها تبصرًا بكيفية تعاظم الأشياء إلى قرص دوّار في دوامة من المادة حول ثقب أسود، فضلًا عن إتاحة فرصة للفلكيين، كي يقيسوا الوقت الذي تستغرقه الأشياء لتُلتقَط وتُبتلع. 

كل شعاع من الانبعاثات الصادرة عن القوس-أ* يطلق عاصفة من التكهنات، مما يكثف دورة الرصد (المشاهدات) المعتادة، والمتابعة المنسقة التي تميِّز العلم الفلك عالي الطاقة. فالعديد من مديري التيليسكوبات يقومون بجدولة أرصاد إضافية لمركز المجرة. وتقوم مجموعة التليسكوبات الكبرى، مثلًا، بالفعل بمسح ترددات الراديو حول القوس-أ* كل شهرين، وستقوم بذلك شهريًّا بمجرد وصول G2. 

يقول ستيفان جِلِسِن، الفلكي بمعهد ماكس بلانك للفيزياء الأرضية، جارشينج، ألمانيا، وهو الذي نشر في العام الماضي أن سحابة G2 في طريقها إلى القوس-أ* (S. Gillessen et al. Nature 481, 51–54; 2012): «لا أعتقد أنه كان في أي وقت مضى مثل هذا الحشد الكبير من التليسكوبات الموجهة إلى مركز المجرة». ويُرجَّح أن يعرّض سعار رصد سحابة G2 للخطر أعمال رصد مجدولة بشكل معتاد. ويبدي بعض الفلكيين قلقًا من أنّ المردود قد يكون مخيبًا للآمال. تقول أندريا جيز ـ وهي فلكية تدرس سحابة G2 بجامعة كاليفورنيا، لوس أنجيليس ـ إن أرصادها للأشعة تحت الحمراء في تليسكوبات كيك Keck في مونا كيا بجزر هاواي توحي بأن G2 قد لا تكون سحابة غاز، وربما نجمًا محاطًا بالغاز. إنْ أصابت؛ فإن القوس-أ* قد يبتلع بعض الغاز، لكن سيكون لدى النجم العزم الكافي للهرب والإفلات من قبضة الثقب الأسود. وستكون المحصلة إخفاقًا مجرّيًّا، لا ألعابًا نارية. تقول جيز: «أخشى أن يكون هذا الأمر مضخّمًا جدًّا». 

وحتى الآن، أثمر التركيز على مركز المجرّة ما كان غير متوقع. فقد دفع وهج أشعة إكس المنشور فيونا هاريسون ـ فلكية تقود مجموعة تليسكوب التحليل الطيفي النووي (NuSTAR) التابع لوكالة ناسا ـ إلى توجيه التليسكوب الفضائي الذي يعمل بالأشعة السينية نحو القوس-أ*. ومثل فريل، شكّت هاريسون في أنْ يكون للوهج أي شأن مع السحابة G2، لكنها تعتقد أن قدرة مجموعة تليسكوب ناسا على رصد توقيت الأحداث بدقة قد توضح الموقف. والمؤكَّد، أنه في 26 أبريل، رصدت مجموعة تليسكوب ناسا إشارة أشعة سينية تومض كل 3.76 ثانية، وهي إشارة إلى أن نجمًا نابضًا يدور بهذا المعدل. وفي 29 إبريل حدَّد مرصد تشاندرا بالأشعة السينية موقع النجم المغناطيسي أنه على بُعد 0.12 فرسخ فلكي (0.38 سنة ضوئية) من الثقب الأسود، أي أنه قريب، لكن أبعد كثيرًا من سحابة G2. 

وفي 4 مايو، تعرَّف تليسكوبا ناسا NuSTAR، وسويفت ـ اللذان رصدا مكان الوهج الأصلي ـ بشكل حاسم على جرم باعتباره نجمًا مغناطيسيًّا بإظهاره وقد تباطأ تدريجيًّا في معدل دورانه. ويتسق هذا التباطؤ مع وجود مجال مغناطيسي عال، يُمَكِّن النجم من إشعاع طاقة أسرع من النجم النابض العادي. 

يُذكر أن أربعة عشر نجمًا مغناطيسيًّا، من ضمنهم هذا، تم العثور عليها في عموم منطقة مركز المجرة. ويدعم هذا العدد الكبير الفكرة القائلة بأن النجوم المغناطيسية تميل إلى التشكُّل من سكرات موت النجوم اللامعة الثقيلة الشائعة هناك، حسب قول كريسّا كوفيليتو، خبير النجوم المغناطيسية بمركز مارشال للتحليق الفضائي، هنتسفيل، ألاباما، التابع لوكالة «ناسا».

تزوِّد النتائج الفلكيين أيضًا بأداة لدراسة الظروف قرب الثقوب السوداء هائلة الكتلة. وحسب النظرية النسبية العامة لأينشتاين، فإن الساعات في مجالات الجاذبية العالية تدور ببطء، نتيجة لاعوجاج الزمان والمكان. لذلك.. إذا كان النجم المغناطيسي يسلك مدارًا إهليلجيًّا حول الثقب الأسود، فإن معدل دورانه الشبيه بالساعة ينبغي أن يُسرع ويبطئ تبعًا لاختلاف المسافة بينه وبين الثقب الأسود. وهذا التأثير بشيء من الحظ قد ينفك عن التباطؤ التدريجي الذي يسببه مجال المغناطيسية للنجم المغناطيسي. 

يرى فريل أن اكتشاف النجم المغناطيسي أظهر أنّ كل هذه الإثارة والحماسة حول سحابة G2 مبررة. يقول فلكيون يراقبون سحابة G2 إنها قد تقدِّم استثارة أكثر بكثير عندما تصل في النهاية مركز المجرة. فلم تثبطهم حقيقةَ أنّ إحدى أولى علامات اقتراب وصولها اتضح أنها شيء مختلف تمامًا. يقول فريل: «أتمنى لو كانت كل تجاربنا الفاشلة جيدة هكذا».