6- كثيرا ما نسمع عن ....الكويزرات.....
.......القيمة سيجما.........
يا ترى إيه العلاقة بينهما؟
وإيه السر إن كل الكويزرات فى آقاصى الكون؟
وليه كمان فى قلب كل مجرة فى الكون ثقب أسود هائل الحجم؟
.......القيمة سيجما.........
يا ترى إيه العلاقة بينهما؟
وإيه السر إن كل الكويزرات فى آقاصى الكون؟
وليه كمان فى قلب كل مجرة فى الكون ثقب أسود هائل الحجم؟
الكويزرات هى كيانات كونية فى أقصى أطراف الكون..هذه الكيانات هى مصدر قوى جدا للإشعاعات ذات الطاقة العالية جدا...وبالذات أشعة جاما واشعة إكس...
وتظهر الكويزرات فى التليسكوبات كنقاط شديدة اللمعان على الرغم من بعدها!!.....وتتميز الكويزرات أيضا بأن سرعة إرتدادها عنا تكاد تقترب من سرعة الضوء!!
أى أن جميع الكويزرات تأتى بإزاحة حمراء...
ويعتقد العلماء اليوم أن الكويزرات هى مجرات ذات أنوية نشطة...وسبب ذلك وجود ثقب أسود هائل الحجم فى قلب الكويزر!
ولفهم طبيعة عمل الكويزرات لا بد أن نشرح القصة منذ البداية!!
أى منذ بداية تكون المجرات.
القيمة سيجما:جميعنا يعرف أن المجرات فى حالة دوران....فكل مجرة تدور حول مركزها...وقد تكمل دورة واحدة فى آلاف السنين....إن سرعة دوران النجوم الطرفية فى المجرة هى ما يطلق عليه سيجما المجرة
فلكل مجرة قيمة خاصة بها...وهناك علاقة طردية بين حجم المجرة والسيجما!
كيف تكونت المجرات:
مجرة درب التبانة فيها حوالى 200 مليار نجم...وهى واحدة من حوالى 125 مليار مجرة فى الكون!....ومع ذلك مسألة تكتل المجرات هى أكبر معضلة كونية فيزيائية حتى اليوم ( كما ناقشناه مسبقا)...
يعنى الجاذبية وقانون بقاء الطاقة وقانون بقاء كمية التحرك ونظرية لابلاس (الإفتراض السديمى)....كل هذه المسائل لا تفسر تحديدا لماذا تكونت المجرات!
- فى عام 2002 قام فريق من علماء الكونيات الأمريكان دراسة موسعة لرصد وجود الثقوب السوداء هائلة الحجم Super Massive Black Holes
وكانت النظرية النسبية قد توقعت وجود مثل هذه الكيانات التى يبلغ الواحد منها مثل حجم بليون ثقب أسود عادى!!.....أى قد يبلغ فى حجمه حجم المجموعة الشمسية كلها!
- هذه الثقوب هائلة الحجم هى إنحناء رهيب للفضاء...وطاقتها هائلة وجاذبيتها مروعة...وقد كانت المجرات النشطة (الكويزرات ) فى آقاصى الكون هى البرهان الوحيد على وجود تلك الثقوب...أى أن العلماء تخيلوا وجود ثقب أسود هائل فى قلب كل كويزر وهو المسئول عن تلك الطاقة الهائلة للكويزرات....لأنها تسحق المادة وتبتلعها فى قلب الكويزر!
طرق جديدة للكشف عن ثقب أسود؟
وتظهر الكويزرات فى التليسكوبات كنقاط شديدة اللمعان على الرغم من بعدها!!.....وتتميز الكويزرات أيضا بأن سرعة إرتدادها عنا تكاد تقترب من سرعة الضوء!!
أى أن جميع الكويزرات تأتى بإزاحة حمراء...
ويعتقد العلماء اليوم أن الكويزرات هى مجرات ذات أنوية نشطة...وسبب ذلك وجود ثقب أسود هائل الحجم فى قلب الكويزر!
ولفهم طبيعة عمل الكويزرات لا بد أن نشرح القصة منذ البداية!!
أى منذ بداية تكون المجرات.
القيمة سيجما:جميعنا يعرف أن المجرات فى حالة دوران....فكل مجرة تدور حول مركزها...وقد تكمل دورة واحدة فى آلاف السنين....إن سرعة دوران النجوم الطرفية فى المجرة هى ما يطلق عليه سيجما المجرة
فلكل مجرة قيمة خاصة بها...وهناك علاقة طردية بين حجم المجرة والسيجما!
كيف تكونت المجرات:
مجرة درب التبانة فيها حوالى 200 مليار نجم...وهى واحدة من حوالى 125 مليار مجرة فى الكون!....ومع ذلك مسألة تكتل المجرات هى أكبر معضلة كونية فيزيائية حتى اليوم ( كما ناقشناه مسبقا)...
يعنى الجاذبية وقانون بقاء الطاقة وقانون بقاء كمية التحرك ونظرية لابلاس (الإفتراض السديمى)....كل هذه المسائل لا تفسر تحديدا لماذا تكونت المجرات!
- فى عام 2002 قام فريق من علماء الكونيات الأمريكان دراسة موسعة لرصد وجود الثقوب السوداء هائلة الحجم Super Massive Black Holes
وكانت النظرية النسبية قد توقعت وجود مثل هذه الكيانات التى يبلغ الواحد منها مثل حجم بليون ثقب أسود عادى!!.....أى قد يبلغ فى حجمه حجم المجموعة الشمسية كلها!
- هذه الثقوب هائلة الحجم هى إنحناء رهيب للفضاء...وطاقتها هائلة وجاذبيتها مروعة...وقد كانت المجرات النشطة (الكويزرات ) فى آقاصى الكون هى البرهان الوحيد على وجود تلك الثقوب...أى أن العلماء تخيلوا وجود ثقب أسود هائل فى قلب كل كويزر وهو المسئول عن تلك الطاقة الهائلة للكويزرات....لأنها تسحق المادة وتبتلعها فى قلب الكويزر!
طرق جديدة للكشف عن ثقب أسود؟
الفكرة بسيطة جدا...ففى هذا التخيل لو فرض وجود نجوم بجوار ثقب أسود سيكون سرعتها حول الثقب عالية جدا قبل السقوط فيه .....فى حين أن النجوم البعيدة نسبيا عن قلب الثقب ستكون أبطأ نسبيا...
كانت هذه فكرة العالم آلن ديسلير عام 1983 فحسب حساباته يمكن أن تبلغ سرعة النجوم بجوار ثقب أسود (قلبه) نحو 500 ألف كيلومتر فى الساعة!!
وحسب ديسلر أنه كلما زادت سرعة دوران النجوم المركزية..كلما زادت كتلة الثقب الأسود كلما كان ضخما!...واتجه إلى مرصد بالومار بكاليفورنيا لمقارنة الكويزر NGC0168 مع مجرة أندروميدا...وتقتضى الفكرة ببساطة قياس معدل دوران النجوم المركزية فى الكويزر والنجوم المركزية فى أندروميدا
كيف يمكن حساب سرعة النجوم؟
كانت هذه فكرة العالم آلن ديسلير عام 1983 فحسب حساباته يمكن أن تبلغ سرعة النجوم بجوار ثقب أسود (قلبه) نحو 500 ألف كيلومتر فى الساعة!!
وحسب ديسلر أنه كلما زادت سرعة دوران النجوم المركزية..كلما زادت كتلة الثقب الأسود كلما كان ضخما!...واتجه إلى مرصد بالومار بكاليفورنيا لمقارنة الكويزر NGC0168 مع مجرة أندروميدا...وتقتضى الفكرة ببساطة قياس معدل دوران النجوم المركزية فى الكويزر والنجوم المركزية فى أندروميدا
كيف يمكن حساب سرعة النجوم؟
لو فرضنا 3 نجوم قريبة من المركزفى الكويزر وأندروميدا تعطى 3 خطوط طيفية أسود وأحمر وبنى....فالمفترض أن تنتقل الخطوط الطيفية لنجوم الكويزر بسرعة أكبر.
ولكن ما رصده ديسلير كان غير متوقع بالمرة!...فالكويزر كان بعيد جدا ولم يظهر طيف لنجومه...والأغرب أن التحليل الطيفى لنجوم أندروميدا أظهر أنها تتحرك بسرعة عالية جدا...أى أن هناك ثقب أسود هائل الحجم فى قلب أندروميدا
- أثارت هذه النتائج حفيظة العلماء. فلم يكن من سبب يدعو لوجود ثقب أسود هائل الحجم فى أندروميدا!....فهى مجرة حلزونية هادئة وليست كويزر هائج!
والعلماء الأكثر إعتدالا قالوا إن ما فى قلب أندروميدا ليس سوى شكل ما من المادة المظلمة أو سحب الغاز الغير مرصود وليس ثقب أسود.
- أتذكرون زويكى وكيف درس مسألة أس-أندروميدى(كان هذا النجم النوفا يشع بريق خمس مجرة أندروميدا وساد إعتقاد بأنه نوفا عملاق أو نجم فى مرحلة التكون فبحث زويكى عن حالة مماثلة فى مجرات أخرى)...لقد قام ديسلير بنفس العمل...فبمساعدة التليسكوب هابل وفى خلال 3 سنوات دراسة شاملة....إكتشف الحقيقة التالية!
كل مجرة فى الكون يوجد داخلها ثقب أسود هائل الحجم!
- وقامت العالمة أندريا جيز بدراسة درب اللبانة...وكم كانت المفاجأة قاسية بتأكيد وجود ثقب أسود هائل الحجم فى قلب درب التبانة!!
والآن جاء دور علماء الكونيات لتفسير هذه الظاهرة.
هل الصدفة وحدها هى ما جعلت ثقب أسود فى قلب كل مجرة!!
- بل إن علماء الكونيات توصلوا أيضا لمعلومة أخرى شديدة الغرابة!
كتلة الثقب الأسود الهائل بقلب المجرة يبلغ نصف بالمائة من كتلة المجرة ككل!...هذا ينطبق على 125 مليار مجرة!!!!!
- هذه المعلومة الأخيرة أصابت علماء الكونيات بالإحباط!...فما العلاقة بين المجرة وثقبها المركزى!
- وفى أواخر التسعينات قام كلا من لورا فيراريتسى و كارل جيرهارد بدراسة غريبة نوعا ما.....لقد حاولوا ربط قيمة السيجما ( سرعة دوران النجوم الطرفية) مع كتلة الثقب الأسود لكل مجرة!
والمفترض أن النجوم الطرفية بعيدة تماما تماما عن الثقب الأسود ولا تشعر به فلا علاقة إذن!!.....وكم كانت دهشة الباحثين عندما وجدوا علاقة خطية بين قيم السيجما وكتلة الثقب!!.......فكلما زادت كتلة الثقب! كلما زاد دوران المجرة!
وهذا هو الرسم البيانى للتجربة:
ولكن ما رصده ديسلير كان غير متوقع بالمرة!...فالكويزر كان بعيد جدا ولم يظهر طيف لنجومه...والأغرب أن التحليل الطيفى لنجوم أندروميدا أظهر أنها تتحرك بسرعة عالية جدا...أى أن هناك ثقب أسود هائل الحجم فى قلب أندروميدا
- أثارت هذه النتائج حفيظة العلماء. فلم يكن من سبب يدعو لوجود ثقب أسود هائل الحجم فى أندروميدا!....فهى مجرة حلزونية هادئة وليست كويزر هائج!
والعلماء الأكثر إعتدالا قالوا إن ما فى قلب أندروميدا ليس سوى شكل ما من المادة المظلمة أو سحب الغاز الغير مرصود وليس ثقب أسود.
- أتذكرون زويكى وكيف درس مسألة أس-أندروميدى(كان هذا النجم النوفا يشع بريق خمس مجرة أندروميدا وساد إعتقاد بأنه نوفا عملاق أو نجم فى مرحلة التكون فبحث زويكى عن حالة مماثلة فى مجرات أخرى)...لقد قام ديسلير بنفس العمل...فبمساعدة التليسكوب هابل وفى خلال 3 سنوات دراسة شاملة....إكتشف الحقيقة التالية!
كل مجرة فى الكون يوجد داخلها ثقب أسود هائل الحجم!
- وقامت العالمة أندريا جيز بدراسة درب اللبانة...وكم كانت المفاجأة قاسية بتأكيد وجود ثقب أسود هائل الحجم فى قلب درب التبانة!!
والآن جاء دور علماء الكونيات لتفسير هذه الظاهرة.
هل الصدفة وحدها هى ما جعلت ثقب أسود فى قلب كل مجرة!!
- بل إن علماء الكونيات توصلوا أيضا لمعلومة أخرى شديدة الغرابة!
كتلة الثقب الأسود الهائل بقلب المجرة يبلغ نصف بالمائة من كتلة المجرة ككل!...هذا ينطبق على 125 مليار مجرة!!!!!
- هذه المعلومة الأخيرة أصابت علماء الكونيات بالإحباط!...فما العلاقة بين المجرة وثقبها المركزى!
- وفى أواخر التسعينات قام كلا من لورا فيراريتسى و كارل جيرهارد بدراسة غريبة نوعا ما.....لقد حاولوا ربط قيمة السيجما ( سرعة دوران النجوم الطرفية) مع كتلة الثقب الأسود لكل مجرة!
والمفترض أن النجوم الطرفية بعيدة تماما تماما عن الثقب الأسود ولا تشعر به فلا علاقة إذن!!.....وكم كانت دهشة الباحثين عندما وجدوا علاقة خطية بين قيم السيجما وكتلة الثقب!!.......فكلما زادت كتلة الثقب! كلما زاد دوران المجرة!
وهذا هو الرسم البيانى للتجربة:
حل المعضلة:
الغريب أن حل المسألة كان على يد علماء الفيزياء وليس الفلك!..فقد قام كلا من مارتين ريبيز وجوسبو بفرضية غريبة جدا!!
يعتقد أنه فى البداية كان هناك سحابة ضخمة جدا وهائلة من الغاز نتيجة الجاذبية تكونت فى المنطقة المركزية وتكثفت بشدة منهارة ومكونة ثقب أسود هائل دوار....يقوم هذا الثقب بتسخين السحابة حوله محفزا تكوين نجوم المجرة...
لقد تحول الثقب إذن إلى مولد ضخم للنجوم....هذا هو ما تشهده مرحلة الكويزرات حاليا!!
(عكس جميع ما يتوقعه العلماء!...فالكويزرات أصبحت آلات بناء وليست معاول هدم!!)
وعندما يبتلع الثقب فى بداية حياته كمية كبيرة من المادة ويزداد معدل تغذيته...فإن الطاقة الناتجة منه تدفع بالسحابة الناشئة حوله بالتباعد عنه رويدا رويدا....أى أن كم الحركة المكتسبة بالتسخين يتفوق على جاذبية الثقب (عكس فكرة العملاق الأحمر) ومع مرور الزمن على الكويزر لا يجد ثقبه ما يتغذى عليه فيخمد!!.....ويتحول الكويزر من مجرة نشطة إلى مجرة عادية!!
الآن نعود للسيجما!....ما علاقتها بكل ذلك؟
يفيد التحليل أنه عند تكون الكويزر تتكون النجوم وتكتسب كمية تحرك زاوى بسرعة ما حسب كتلة السحابة الأصلية....وكلما كانت كمية التحرك الزاوى أعلى...أى السيجما أعلى....كلما بذل الثقب طاقة أعلى ليجعل السحابة تتمدد...أى يتغذى الثقب بكم أكبر من المادة وتزيد كتلته!
الغريب أن حل المسألة كان على يد علماء الفيزياء وليس الفلك!..فقد قام كلا من مارتين ريبيز وجوسبو بفرضية غريبة جدا!!
يعتقد أنه فى البداية كان هناك سحابة ضخمة جدا وهائلة من الغاز نتيجة الجاذبية تكونت فى المنطقة المركزية وتكثفت بشدة منهارة ومكونة ثقب أسود هائل دوار....يقوم هذا الثقب بتسخين السحابة حوله محفزا تكوين نجوم المجرة...
لقد تحول الثقب إذن إلى مولد ضخم للنجوم....هذا هو ما تشهده مرحلة الكويزرات حاليا!!
(عكس جميع ما يتوقعه العلماء!...فالكويزرات أصبحت آلات بناء وليست معاول هدم!!)
وعندما يبتلع الثقب فى بداية حياته كمية كبيرة من المادة ويزداد معدل تغذيته...فإن الطاقة الناتجة منه تدفع بالسحابة الناشئة حوله بالتباعد عنه رويدا رويدا....أى أن كم الحركة المكتسبة بالتسخين يتفوق على جاذبية الثقب (عكس فكرة العملاق الأحمر) ومع مرور الزمن على الكويزر لا يجد ثقبه ما يتغذى عليه فيخمد!!.....ويتحول الكويزر من مجرة نشطة إلى مجرة عادية!!
الآن نعود للسيجما!....ما علاقتها بكل ذلك؟
يفيد التحليل أنه عند تكون الكويزر تتكون النجوم وتكتسب كمية تحرك زاوى بسرعة ما حسب كتلة السحابة الأصلية....وكلما كانت كمية التحرك الزاوى أعلى...أى السيجما أعلى....كلما بذل الثقب طاقة أعلى ليجعل السحابة تتمدد...أى يتغذى الثقب بكم أكبر من المادة وتزيد كتلته!
أى أن الكويزرات هى مجرات وليدة مازالت فى طور النمو...ولكنها فى نفس الوقت قديمة جدا جدا وموغلة فى الماضى....ولهذا السبب فطبيعى جدا أن نجد الكويزرات بعيدة جدا جدا عنا!!
نظرية عجيبة جدا وغريبة ولكنها تتفق تماما مع الرصد...ولذلك إكتسبت ثقة العلماء واكتملت معالمها فى 2004!
أرجو أن تعجبكم الإجابة وتكون واضحة...وآسف على الإطالة
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق