يؤدي اندماج الثقوب السوداء في قرص مجرة ​​نشطة إلى انفجار أشعة جاما

لطالما اعتبرت الثقوب السوداء في الأنظمة الثنائية أحد المصادر الرئيسية لموجات الجاذبية. وعندما تقترب هذه الأجسام وتندمج، فإنها تولد إشارات جاذبية قوية. ويتم اكتشافها بواسطة أجهزة كشف مثل LIGO وVirgo وKAGRA. ومن المفترض أن تحدث مثل هذه الاندماجات “بهدوء” – بدون ومضات من الضوء الساطع. في المقابل، غالبًا ما ترتبط انفجارات أشعة جاما القصيرة بتصادمات النجوم النيوترونية، نظرًا لأن مثل هذه الأنظمة تحتوي على مادة يمكن أن تشكل أقراصًا متراكمة ساخنة ونفاثات نسبية. ومع ذلك، هناك سيناريوهات أخرى يمكن أن يؤدي فيها اندماج ثقبين أسودين إلى إنتاج انفجار أشعة غاما. من المرجح أن يرتبط أحدها بالنوى المجرية النشطة، وهي المناطق المحيطة بالثقوب السوداء الهائلة (SMBHs) المحاطة بأقراص كثيفة من الغاز. فيها، يمكن للأجسام المدمجة أن تشكل أزواجًا، وتتفاعل مع الغاز وتقترب تدريجيًا من بعضها البعض. الثقب الأسود الذي تشكل بعد الاندماج قادر على امتصاص المادة بشكل فعال وإطلاق نفاثات قوية. هذا الأخير يمكن أن يولد إشعاع غاما. وهذا ما حدث على الأرجح خلال الحدث S241125n، المسجل في 25 نوفمبر 2024. وأظهر تحليل إشارة الجاذبية أن هناك احتمالا يزيد عن 99 بالمئة أن المصدر كان اندماج ثقبين أسودين حدث عندما كان الكون حوالي نصف عمره الحالي، 6.7 مليار سنة.

وبعد حوالي 11 ثانية من تسجيل موجات الجاذبية، اكتشف القمر الصناعي سويفت انفجارا قصيرا من إشعاع غاما في نفس المنطقة من السماء. أشارت الملاحظات الإضافية أيضًا إلى احتمال وجود شفق للأشعة السينية. ويقدر احتمال حدوث مصادفة عشوائية لهذه الإشارات بأنه صغير: ويمكن ملاحظة إحدى هذه المصادفات خلال حوالي 30 عامًا من الملاحظات. ونشر علماء الفلك نتائج الدراسة في مجلة الفيزياء الفلكية. ولشرح الارتباط المحتمل بين الأحداث، قام العلماء بتطوير نموذج فيزيائي. ووفقا لها، فإن الجسم الذي تشكل بعد اندماج الثقوب السوداء يبدأ في امتصاص الغاز بشكل فعال من النواة النشطة المحيطة بالمجرة. في هذه الحالة، تشكل تدفقات المادة قرصًا متراكمًا وتقوي المجالات المغناطيسية، مما قد يؤدي إلى إطلاق طائرة نفاثة. عندما تخترق مثل هذه الطائرة الغاز الكثيف للقرص، تتشكل موجة صدمة، وفي لحظة إطلاقها، يتم إطلاق الطاقة على شكل انفجار قصير لأشعة جاما.

وأظهرت الحسابات أن خصائص التوهج المرصود – مدته وطيفه وطاقته – يمكن أن تتوافق مع مثل هذا السيناريو. بالإضافة إلى ذلك، يمكن للبيئة الغازية المحيطة أن تمتص الضوء في النطاق البصري، وهو ما يفسر عدم تمكن علماء الفلك حتى الآن من اكتشاف الشفق البصري الساطع. إذا تم تأكيد العلاقة بين إشارة الجاذبية وانفجار أشعة جاما، فسيكون هذا الاكتشاف واحدًا من أولى الإشارات التي تشير إلى أن اندماج الثقوب السوداء يمكن أن ينتج انفجارات أشعة جاما. ستساعد مثل هذه الأحداث على فهم الظروف في نوى المجرات النشطة بشكل أفضل، بالإضافة إلى توسيع قدرات المراقبة لعلم الفلك متعدد القنوات – وهو نهج متكامل يسمح لنا بالحصول على المعلومات الأكثر اكتمالا حول أقوى العمليات المخفية في الكون.