دور الكوازارات في تشكل الكون

دور
الكوازارات في تشكل الكون

الان اصبح الفلكيين على ثقة تامة من انه في قلب كل مجرة يوجد ثقب اسود
فائق الحجم. هذه العمالقة، من ناحية الجاذبية، يمكن ان يبلغ وزنهم وزن
بضعة مليارات من الشموس. ولكن مادور هذه السوبر ثقوب سوداء في بناء
العلاقة الكونية، وهل حقيقة انهم مجرد ماكينة امتصاص ضخمة، لايصدر عنهم شئ
كما يدعي البعض؟

عندما تقوم مثل هذه الثقوب السوداء
السوبر هائلة بتمزيق وسحب وامتصاص النجوم والاجسام الكونية الاخرى المحيطة
بها تتوهج بقوة كبيرة. الطاقة التي تُطلقها هذه العملية تعادل الاشعاعات
القادمة من مئات المجرات، مع فارق انهم في هذه الحالة تصدر من منطقة من

الصغر بحيث اننا نعتبرها نقطة ضوئية واحدة. لهذا السبب فأن الثقوب السوداء
النشطة والتي تنتمي الى هذا النوع تضيئ بقوة ووضوح بحيث انه يمكنهم من على
مسافات خيالية. هذا النوع من الثقوب السوداء تسمى الكوازار Quasar.

في الصورة نرى Quasar 3C279
يسبح في سحاب من الغاز على الاغلب بنتيجة اصطدام مجرتين

لكون المبدأ الذي ينشأ منه هذه الثقوب الهائلة هو المبدأ الشائع
فمن الطبيعي ان نعتقد ان مثل هذه الثقوب ستكون شائعة ايضا،
ولكن الغريب ان الفلكيين لم يتمكنوا من العثور الا على قلة منها بالرغم من انها تضئ بقوة.

حسب ماتوصل اليه الفلكيين فأن الغوازار ينشأ عندما تكون مجرة حديثة النشوء
في مراحلها المبكرة حيث النجوم فيها تولد، في الوقت التي يكون الثقب
الاسود في مركزها يكبر. لذلك فأن الغوزارات يجب ان تكون هي الامر الطبيعي
الشائع في المجرات. وكلما كانت المجرة ابعد عنا كلما عنى ذلك ان الضوء
الواصل الينا هو قديم وبالتالي يعكس المجرة في شبابها او طفولتها.

هذا الامر يعني انه من المفروض ان نكتفي بالبحث في المجرات البعيدة، التي تقدم لنا صورها فترة مرحلة النشوء.
ولكن الغرابة ان هذه المجرات لم تكن تقدم لنا اي إشارة عن وجود الغوزارات.
لماذا؟

بعض الفلكيين تمكنوا من العثور على بضعة مئات من
الغوازارات
المختفية. هذا الامر كان ممكنا بفضل التليسكوببين الكونيين
Spitzer & Chandra,
وكل المؤشرات تشير الى وجود المزيد في البدايات الاولى لنشوء الكون.
هذا الاكتشاف يؤسس للاعتقاد بأن جميع المجرات في طفولتها كانت تملك ثقوب سوداء هائلة.
يشير الفلكي الامريكي
Mark Dickinson
الى اننا اليوم نستطيع ان نرى اغلب الثقوب السوداء الهائلة بفضل التليسكوبات الكونية،
وهو امر يؤكد ان المجرات الاولى كانت تنشأ حول سوبر ثقوب سوداء.

مالذي يجعل هذه الثقوب صعبة الاكتشاف؟

العالم الفلكي الفرنسي
Emanuele Daddi
وفريقه اجروا فحص على حوالي 1000 مجرة مركزة تقع على مسافات مابين 9-11 مليار سنة ضوئية.
جميع هذه المجرات لازالت في فترة طفولتها، ممتلئة بالنشاط
ويجري فيها نشوء النجوم بكثافة.
ومع ذلك يظهر وكأنهم لايملكون
Quasar.

غير ان الباحثين لاحظوا ان 200 من هذه المجرات يصدر عنهم اشعاعات
حرارية كثيرة.
عند فحص هذه المجرات بالاشعة الرنتغينية
ظهر ان في بطنها المشتعل تختفي
غوازارات هائلة.
كون ان الغوازار غير ظاهر للعين مباشرة
يفسره الثوب الغليظ من سحابة الغبار الكوني
التي تحيط به،
وهذه السحابة تقوم بخنق الاشعة الهائلة المنطلقة من الثقب الاسود.
ولكن وبالرغم من ان الاشعة يجري توقيفها الا ان ذلك يؤدي الى رفع حرارة السحابة الغبارية،
الامر الذي يعطينا اثر نلاحقه لكشف اللثام عن هذه الظاهرة.
الغوازارات التي تم كشفها الى الان هي فقط
الاكثر قوة اضاءة والتي تمكنوا من قذف قسم كبير من اغطيتهم الكونية واصبحوا عرايا.

في الفترة الاخيرة بدء العلماء بفهم دور Quasar
في تشكل المجرة الت يشكل مركزها.
مجموعة من علماء معهد روتشيستير التكنولوجي الامريكي وجامعة هيرتفوردشير الانكليزية
تمكنوا من تأكيد ان
Quasar
يلعب دورا رئيسيا في نشوء المجرات وتطورها.
في الفترة التي يكون فيها سوبر ثقب اسود
نشيط في الابتلاع يجتمع لولب من المادة حوله.
الاشعاعات التي تنشأ ف عملية غياب المادة في داخل الثقب
تعطي قوة ضوئية هائلة ليس لها مثيل.
ولكن ليس جميع المادة الموجودة في الصفيحة التي تدور حول الثقب الاسود ستصبح طعاما له.

من اجل نشوء توازن في المجرة الناشئة يجب ان تكون هناك قوة قادرة
إبعاد جزء من المادة في الجهة المعاكسة بواسطة موجة قوية.
إذا لم يكن هناك مثل هذه الموجة فلن تتمكن المادة حتى من التوجه الى الثقب الاسود،
وذلك يعني انتهاء تزويد الثقب الاسود بالطاقة وإغلاق للثقب.

في دراسة جرت ةعلى السوبر ثقب اسود
1700+518,
الموجود على بعد ثلاث مليارات سنة ضوئية،
تمكن العلماء الانكليز والامريكان للمرة الاولى من ملاحظة هذه الموجات.
الموجة تخرج من الغوازار وفي نفس الوقت تدور حول نفسها بنفس سرعة دوران الصفيحة.
ولكون الموجة تقوم بفتل الضوء الصادر عن الثقب امكن للعلماء إكتشاف الموجة الغير مرئية.
فتل الضوء يجري عندما تصطدم الجزيئات الضوئية بالموجة فترتد وتنتشر.

الكوازار يشعل الشموس
الموجة الصادرة عن السوبر ثقب اسود ليس فقط يساعد الثقب على الاستمرار في
النمو ولكن يعطي المجرة بأكمله قدرة على الحياة والتطور. عندما تنتشر
الموجة في ارجاء المجرة وتؤدي الى نشوء النجوم. قوة الموجة هائلة للغاية،
فهي تنطلق بسرعة 20 الف كيلومتر في الثانية. المختصين ليسوا متفقين تماما
حول كيفية تأثير الموجات على المجرة. بعض الفرضيات تقول ان الموجة تقوم
بضغط السحابة الكونية للمجرة المؤلفة من هيدروجين بارد ومن ثم تنهار بنيته
الداخلية ليصبح نجمة (شمس)، وبالتالي يكون الثقب الاسود هو سبب اشتعال
النجمة. ولكن توجد فرضية اخرى تدعي العكس تماما. هذه الفرضية تقول ان
الموجة تجبر السحابة على الحركة وبالتالي تعيق نشوء النجوم.

ويسبب نشوء النجوم

معطيات جديدة قدمها لنا التليسكوب سبيتزر تشير الى ان الموجات المنطلقة من
الكوازار تقديم خدمة حيوية اخرى. السحابة الكونية في منطقة ولادة النجوم
تحتوي على جزيئات غبارية. هذه الجزيئات تجعل الغاز يبرد اسرع مما يؤدي الى
ان يصبح من اسهل على الغاز ان تنهار بنيته الداخلية ويتحول الى نجمة.
عندما تتكون النجمة يبقى الغبار الكوني ضروري من اجل نشوء الكواكب حول
النجوم، التي لربما احداها قد تكون مكانا لنشوء الحياة.

اليوم تتبعثر اغلبية الغبار الكوني
القادمة من الاجيال الاخيرة للشموس المتشكلة،
لهذا السبب تسمى احيانا بغبار النجوم.
ولكن عندما كان الكون فتياً
لم يكن موجودا هذا النوع
من النجوم الذي ينتج غبارا كونيا.
ومع ذلك نعلم انه كان موجودا غبار كونيمنذ اللحظات المبكرة لوجود الكون.
ولكن لااحد كان يعلم كيف جاء هذا الغبار.

اليو يملك الفلكيين الدلائل التي تشير الى ان الغبار الكوني
في طفولة الكون الاولى نشأ تحت تأثير الموجات الصادرة عن الكوازارات.
لقد تمكنوا من
رؤية ان الكوازار المسمى
PG2112+059,
موجود في مركز مجرة تقع على بعد 8 مليار سنة ضوئية عنا،
وتحتوي على الكثير من الغبار الكوني.
بين الجزيئات الغبارية توجد
اثار للمعادن التي توجد عادة في الاحجار الكريمة
كالسافير والروبين.
في المجرات التي لاتملك كوازارات لايمكن ايجاد آثار من هذا انوع،
مما يجعل الفلكيين يعتقدون ان مثل هذه الغبار ينشأ بفضل الكوازارات.

ومصدر للاشعاعات الكونية العالية

كل الامور تشير الى ان الكوازارات هي مصدر الاشعة الكونية العالية الطاقة.
تسميتها بالاشعة امر ليس دقيقا،
إذ انها في حقيقة الامر ليست اشعة تماما وانما نوع واحد من الجزيئات حاملة لطاقة عالية.
هذه الجزيئة هي البروتون منطلقة خلال الكون بسرعة الضوء،
مما يجعلها تملك من الطاقة اعلى بكثير من قدرتنا على الحصول عليه في المختبرات.

عندما تصطدم هذه الجزيئة مع جو الارض تتحطم وتتجزا الى اجزاء اصغر.
هذا يعني ان جو الارض يحمنينا من تأثير ضار،
ولكن الامر مختلف عندما نكون في رحلة كونية،
إذ ستشكل خطر على حياة رواد الفضاء.
القسم الاكبر من الاشعة الكونية كان من الممكن التقاط مصدرها، إذ انها قادمة عن
مصادر في مجرتنا،
مثل السوبرنوفا والنجوم النيترونية والثقوب السوداء،
ولكن هذه الاشعة العالية الطاقة
سببت مشاكل في معرفة المصدر.

السبب في صعوبة الوصول الى مصدرها
ان هذه المصادر في الكون البعيد بعيدة جدا عن بعضها.
لهذا السبب فإن كيلومتر مربع يصطدم بجزيئة واحدة من الطاقة العالية مرة واحدة كل مئة سنة.
هذا الامر لم يقدم لنا معطيات كافية للقدرة على تعيين المصدر.

بالرغم من ان مركز الالتقاط لازال تحت الانشاء الا ان
احد مراكز الالتقاط في الارجنتين المسمى
Pierre Auger Cosmic Ray Observatory
تمكن من التقاطهم.
اللواقط منظمة لالتقاط حطام لجزيئات التي تصطدم بجو الارض.
بعد ذلك يمكن تقدير الطاقة التي كانت تملكها والاتجاه القادمة منه.
حتى الان تشير المعطيات انهم قادمون من
المجرات النشطة التي تملك سوبر ثقوب سوداء.

وبالرغم من اننا نعلم الان ان المحرك الذي يحرك الكوارازات هو نفسه الذي يطلق
اشعة الطاقة لهائلة غير انه لازال من غير المعروف كيف اصبحت لهذه الجزيئات طاقة بهذا المستوى العالي.
الفلكيين يعتقدون ان السبب هو في الفوضى الهائلة
التي تسببها الثقوب السود عند جذبها لماحولها.
هذا الامر يؤدي الى نشوء
على الاغلب الى خلق حقل مغناطيسي،
الذي سيشابه مُسرع طبيعي هائل
يقذف بالبروتونات بسرعة فائقة.
عادة يقوم الفلكيين بدراسة
الاشعة الالكترومغناطيسية مثل موجات الراديو، موجات الضوء المرئي، اشعة الرونتغين، اشعة الغاما
واشعة ماتحت الحمراء.
لم يسبق للعلماء ان قاموا بإستخدام الجزيئات المشحونة مثل البروتون
في دراساتهم للكون عوضا عن استخدام الضوء،
غير ان الاكتشافات الحالية لربما تفتح صنفا جديدا من العلوم