رُصد جسمٌ يبعد مليارات السنين الضوئية، تاركاً صورةً انتشرت انتشاراً واسعاً: صورة ظلية لطائرة نفاثة وحلقة تُذكّر بـ "عين ساورون" الأسطورية . إنه البلازار PKS 1424+240، أحد أكثر النوى المجرية النشطة طاقةً والمعروفة، والذي أُعيد بناء مظهره ولمعانه الهائل بمستوى غير مسبوق من التفاصيل.
وراء هذه الصورة، تكمن خمسة عشر عامًا من الملاحظات باستخدام تقنية التداخل الضوئي ذات الخطوط الأساسية الطويلة جدًا، وبمشاركة فرق دولية. والنتيجة ليست مجرد صورة مذهلة، بل إنها تقدم رؤى عميقة حول المجالات المغناطيسية ، والنفثات النسبية، والنيوترينوات عالية الطاقة، وهي عناصر أساسية لفهم الفيزياء المتطرفة للكون.
ما هو PKS 1424+240 ولماذا يستحضر "عين سورون"؟
يُعدّ PKS 1424+240 نجمًا لامعًا : وهو نوع من النوى المجرية النشطة التي تحتوي على ثقب أسود فائق الكتلة في مركزها، يقذف نفاثات من البلازما بسرعات تقارب سرعة الضوء. ويزيد اتجاهه شبه المباشر نحو الأرض من سطوعه الظاهري، مما يسمح بدراسته بوضوح كبير.
يجعل هذا التوافق الجسم أحد ألمع مصادر أشعة غاما، كما يربطه بالنيوترينوات عالية الطاقة التي رصدها مرصد آيس كيوب في القطب الجنوبي. ويجعل هذا التداخل بين الإشارات ذات الأطوال الموجية والجسيمات المختلفة منه هدفًا رئيسيًا لعلم الفلك متعدد الوسائط.
على الرغم من أن مظهره يشبه عينًا متوهجة في الظلام، إلا أن ما يُرصد في الواقع هو بصمة مجال مغناطيسي ونفاثة نسبية تُرى بشكل شبه مباشر. هذا الشكل الهندسي يفسر العديد من خصائصه الرصدية الغريبة.
صورة غير مسبوقة بعد 15 عامًا من استخدام التلسكوبات الراديوية
أُجريت عملية إعادة البناء باستخدام مصفوفة الخط الأساسي الطويل جدًا (VLBA) ، وهي شبكة من الهوائيات التي تعمل مجتمعةً كتلسكوب افتراضي بحجم الأرض. وبفضل تقنية VLBI ، حصل الباحثون على دقة زاوية قادرة على رسم خريطة تفصيلية للبنية الداخلية للنفث.
كشف التحليل عن مجال مغناطيسي ذي شكل حلقي شبه مثالي، ونفث يتجه مباشرةً نحو خط رؤيتنا. يفسر هذا الترتيب سبب ظهور البلازار بطيئًا بشكل غير طبيعي على موجات الراديو، على الرغم من قوته الهائلة: إنه تأثير إسقاطي يخفي سرعته الحقيقية.
يشير الخبراء، بمن فيهم يوري كوفاليف وجاك ليفينغستون ، إلى أن هذا المحاذاة تُضخّم السطوع الظاهري بنحو 30 ضعفًا نتيجةً للتأثيرات النسبية. وتتيح هذه الرؤية المميزة فحص قلب النفاثة النسبية بوضوح غير مسبوق.
علاوة على ذلك، تساعد هندسة المجال المغناطيسي على فهم كيفية تجميع البلازما والدور الذي تلعبه المغناطيسية في تسريع الجسيمات إلى طاقات قصوى، وهي عملية يصعب عزلها بدون مثل هذه الصور الدقيقة.
المفاتيح العلمية: النيوترينوات، المجالات المغناطيسية والسرعة الظاهرية
تدعم الدراسة فكرة أن هذه النوى النشطة لا تُسرّع الإلكترونات فحسب، بل تُسرّع البروتونات أيضاً ، التي ينتج عن تفاعلها نيوترينوات عالية الطاقة. ويعزز ارتباط PKS 1424+240 بالأحداث التي سجلها مرصد آيس كيوب الصلة بين النفاثات النسبية وإنتاج النيوترينوات.
يؤدي رصد النفاثة من زاوية شبه مباشرة إلى زيادة كبيرة في بعض المقادير المرصودة، مثل اللمعان ، بينما قد تكون الحركة الظاهرية مضللة. وتتيح الصورة عالية الدقة تمييزًا واضحًا بين الهندسة والنسبية والفيزياء الجوهرية للنفاثة.
يُعدّ الشكل الحلقي للمجال المغناطيسي مناسبًا تمامًا للسيناريوهات التي يُطلق فيها المجال المغناطيسي البلازما ويوجهها ، مما يساعد على الحفاظ على توازيها لمسافات طويلة. هذا التصميم ضروري لاستدامة انبعاثات أشعة غاما الشديدة وتسهيل توليد النيوترينو.
كما يسمح لنا الرصد المطول بتتبع تطور النفاثة ومقارنة النماذج النظرية حول كيفية انتقال الطاقة من جوار الثقب الأسود إلى المقاييس المجرية.