دراسة Webb تشير إلى أن الغبار القطبي عامل رئيسي في مجرة فائقة اللمعان بعيدة

نظرة نادرة إلى أحد أكثر الأجسام سطوعا في الكون

أجرى فلكيون باستخدام تلسكوب جيمس ويب الفضائي نظرة أقرب إلى W2246−0526، أحد أكثر الأجسام لمعانا المعروفة في الكون، وجاءت النتائج لتوضيح سؤال قديم: ما الذي يجعل ما يُعرف بـ Hot DOGs يلمع بهذه الشدة في نطاق الأشعة تحت الحمراء؟ يشير التحليل الجديد إلى أن الإجابة قد لا تكمن فقط في الحلقة الغبارية المحيطة بالثقب الأسود المركزي. يبدو أن الغبار القطبي يؤدي دورا مهما أيضا.

W2246−0526 هي مجرة حمراء ومغطاة بالغبار الساخن، أو Hot DOG، رُصدت بعد 1.2 مليار سنة فقط من الانفجار العظيم عند انزياح أحمر قدره 4.6. وتغذي هذه الأنظمة في الأساس ثقوب سوداء فائقة الكتلة تتغذى بنشاط، وتصدر كميات مذهلة من الضوء تحت الأحمر، بلمعان يتجاوز 10^14 مرة لمعان الشمس. وبسبب كونها محجوبة بشدة بالغبار، يصعب تفسيرها، ما جعلها لغزا مستمرا في أبحاث تطور المجرات.

ما الذي فحصته الدراسة الجديدة

الدراسة، المنشورة في 14 مايو في Monthly Notices of the Royal Astronomical Society، استخدمت تحليلا متعدد الأطوال الموجية لتوزيع الطاقة الطيفي للمجرة، بما في ذلك رصودات ويب. واختبر الباحثون نماذج مختلفة للبنى الغبارية المحيطة بالنواة المجرية النشطة، ودمجوها مع نماذج لتشكل النجوم وللمجرة المضيفة نفسها. وكان هدفهم تحديد المكونات الفيزيائية التي تفسر على أفضل نحو انبعاث الضوء غير المعتاد للجسم.

كانت أعمال سابقة قد أثبتت بالفعل أن W2246−0526 تهيمن عليها غبارية ساخنة بدرجات حرارة تقارب 450 كلفن، أي نحو 180 درجة مئوية. ويشير هذا النطاق الحراري بقوة إلى أن النواة المجرية النشطة هي المحرك الرئيسي. وتعمل النمذجة الجديدة على تحسين هندسة النظام، وتشير إلى أن الغبار في المناطق القطبية، وليس فقط داخل الحلقة، قد يساهم في إنتاج الوهج الشديد في الأشعة تحت الحمراء الذي يميز هذا الصنف من المجرات.

لماذا يهم الغبار القطبي

هذا التمييز ليس شكليا. ففي كثير من نماذج الثقوب السوداء، تقوم الحلقة بمعظم أعمال الإخفاء وإعادة الإشعاع. وإذا كان الغبار القطبي يساهم بشكل كبير، فقد تكون البنية حول الثقب الأسود أكثر امتدادا أو تعقيدا ديناميكيا مما تفترضه النماذج الأبسط. وهذا مهم للطريقة التي يعيد بها الفلكيون بناء نمو الثقوب السوداء وتبادل الطاقة بين المحرك المركزي ومجرتها المضيفة.

تُعد Hot DOGs بالفعل مختبرات متطرفة. فهي تقع قرب الحد الأعلى للمعان المجري المعروف، وتظهر خلال فترة كان الكون المبكر فيها لا يزال يبني كثيرا من بنياته الضخمة الأولى. ويساعد فهم كيفية توليدها للطاقة وإعادة توزيعها الباحثين على استكشاف تغذية الثقوب السوداء والظروف التي تتحول فيها المجرات.

وهناك أيضا جانب منهجي هنا. يصعب دراسة هذه الأنظمة لأن الغبار يحجب ويكشف في الوقت نفسه. فهو يحجب الرؤية المباشرة عند بعض الأطوال الموجية بينما يعيد إصدار الطاقة عند أطوال موجية أخرى. لذلك فإن حساسية ويب في الأشعة تحت الحمراء ذات قيمة خاصة. فبدلا من مجرد تأكيد أن المجرة غنية بالغبار، يتيح التلسكوب اختبارات أكثر تمييزا لموضع هذا الغبار وكيف يؤثر في خرج الطاقة المرصود.

نافذة على نمو الثقوب السوداء في الكون المبكر

W2246−0526 ليست مجرد كوازار لامع آخر. إنها أبعد وأكثر Hot DOG لمعانا من هذا النوع تم اكتشافه حتى الآن، ما يجعلها نقطة مرجعية للفئة بأكملها. وإذا كان لمعانها الشديد يعتمد جزئيا على الغبار القطبي، فقد يلزم أيضا أخذ آليات مشابهة في الحسبان في أنظمة أخرى شديدة الإخفاء. وقد يغير ذلك كيفية تصنيف الفلكيين للأدوار النسبية لتشكل النجوم وهندسة الحلقة وقدرة الثقب الأسود في هذه الأجسام النادرة.

ولا تدعي الدراسة أنها حسمت كل جوانب مشكلة Hot DOG. فهذه المجرات تظل غير عادية وعلى الأرجح متنوعة. لكنها تنقل النقاش إلى ما بعد الصورة أحادية المكون. وبدلا من التعامل مع الحلقة بوصفها اللاعب المهيمن الوحيد، يشير العمل الجديد إلى بيئة غبارية أكثر طبقات حول الثقب الأسود.

وبالنسبة لعلم الفلك، فهذا هو التقدم الحقيقي. فالأجسام الأشد لمعانا في الكون البعيد كثيرا ما تكون الأسهل في الرصد والأصعب في التفسير. ومع قدرة ويب الآن على تفكيك ميزانياتها الطاقية بدقة أكبر، بدأ الباحثون يرون أن الطريق من تغذية الثقب الأسود إلى اللمعان المرصود قد يعتمد على بنى أكثر فوضوية، لكنها أكثر إفصاحا، مما افترضته النماذج الأقدم.

هذه المقالة تستند إلى تقرير من Phys.org. اقرأ المقال الأصلي.