يُقرّبنا إحصاء جديد لألمع الأجرام الكونية من حل لغز اختفاء بعضها.
إنها أعظم ظاهرة اختفاء في الكون. فقد رُصدت النجوم الزائفة ( الكوازارات ) – وهي منارات مضيئة تستمد طاقتها من ثقوب سوداء هائلة تتلألأ في قلب المجرات البعيدة – وهي تختفي، وأحيانًا تتلاشى في أقل من عام. بعد ذلك، تظهر المجرات العادية في هذا التوهج الخافت. على الرغم من أن علماء الفلك يعرفون منذ زمن طويل أن أي نجم زائف سيصبح خامدًا في نهاية المطاف، نظرًا لأن ثقبه الأسود المركزي يستنفد تمامًا مواده الخام من الغاز والغبار، إلا أن هذه الأجرام ضخمة جدًا لدرجة أن هذه العملية ستستغرق حتمًا عشرات الآلاف من السنين. فكيف يمكن أن يحدث هذا في أقل من عام؟
هناك اقتراح بأن سحب الغبار التي تمر أمام النجوم الزائفة ربما تكون قد حجبت رؤيتها مؤقتًا. وقد جادل بعض المنظرين بأن هذه الأجسام الغريبة قد تكون شيئًا آخر تمامًا: فعندما يلتهم ثقب أسود هائل نجمًا، يمكن أن يتسبب ذلك في وميض ساطع قصير بما فيه الكفاية. أو ربما تلعب الشمس العابرة دور عدسة مكبرة سماوية، مما يؤدي إلى تضخيم الوهج. لكن معظم هذه الأفكار مستبعدة، وبدلاً من ذلك، يقول علماء الفلك إن الأدلة تشير إلى أن النجوم الزائفة نفسها تتغير. على وجه التحديد، يكمن السبب الحقيقي في بعض التغيرات التي تطرأ على قرصها النجمي المتراكم، وهو حلقة من المادة الساخنة التي تحيط بالثقب الأسود الذي يتغذى عليه. والآن، تدعم هذه النظرية دراسة جديدة في نسختها الأولية، والتي تمت الموافقة مؤخرًا على نشرها في مجلة وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . ضاعف عالم الفلك ماثيو غراهام وزملاؤه في معهد كاليفورنيا للتكنولوجيا عدد النجوم الزائفة ذات المظهر المتغير بنحو ثلاثة أضعاف، حيث أظهرت جميعها تغيرات واضحة في قرصها النجمي التراكمي. تُعد هذه أكبر عينة من النجوم الزائفة جُمعت على الإطلاق، وقد أتاحت لعلماء الفلك فرصةً للاطلاع على تفاصيل أعمق وراء هذه التغيرات الغامضة، مما قد يُسهم بدوره في التوصل إلى تفسيرات أفضل لآليات تغذية الثقوب السوداء وكيفية تطور مجرات مثل مجرتنا درب التبانة عبر الزمن الكوني.
منذ اكتشاف أول نجم زائف معروف عام 2014 ، دأب علماء الفلك على البحث بدقة عن المزيد من هذه الأجسام الغريبة، التي بدا بعضها وكأنه يسطع بسرعة فائقة عندما تحولت إحدى المجرات فجأة إلى نجم زائف مضيء. بدا الإطار الزمني مستحيلاً في هذه الحالة أيضاً. لذلك، رصد علماء الفلك هذه الأجسام بجميع الأطوال الموجية المتاحة. ومؤخراً، شمل هذا النهج كلاً من الضوء المرئي والأشعة تحت الحمراء – وهما طولان موجيان يسمحان للباحثين باستكشاف جوانب مختلفة من النظام الفيزيائي. في النجم الزائف، غالباً ما ينبعث الضوء المرئي من القرص النجمي التراكمي، بينما تأتي الأشعة تحت الحمراء بشكل أساسي من حلقة أكبر وأبعد عن المركز، وهي حلقة تشبه الدونات، تتكون من الغبار الذي يحيط بالقرص النجمي التراكمي. كشفت هاتان الملاحظتان المتداخلتان عن تفاصيل جديدة مذهلة: التغيرات المرصودة في نطاق الضوء المرئي تعوضها تغيرات في الأشعة تحت الحمراء. بما أن القرص النجمي التراكمي الساطع يُصدر ضوءًا باتجاه الحلقة المظلمة، حيث يُمتص ويُعاد إطلاقه على شكل موجات تحت الحمراء، تُعتبر هذه المحاكاة دليلًا قاطعًا على حدوث نوع من التغير السريع داخل القرص النجمي التراكمي نفسه. يقول نيكولاس روس، المؤلف المشارك في الدراسة الجديدة وعالم الفلك في جامعة إدنبرة باسكتلندا: “أراهن بمبلغ كبير – ربما لا يصل إلى قيمة رهني العقاري أو قروض طلابي – أن التغيرات في معدل التراكم الخالص هي تفسير محتمل”.
في ضوء هذا النموذج، راجع غراهام وروس وزملاؤهما بعناية بيانات مشروع مسح كاتالينا للسماء، والذي يتضمن قياسات لمنحنيات ضوئية (قياسات سطوع الضوء كدالة زمنية) على مدى عقد من الزمن، من حوالي نصف مليار مصدر في السماء. أولًا: فحص الفريق بيانات كاتالينا للعثور على الأجسام الشبيهة بالنجوم بناءً على أطيافها (ألوان مختلفة لأضوائها المنبعثة). ثانيًا: حلل الفريق منحنيات الضوء المرئي لتحديد النجوم الشبيهة التي خفتت بمرور الوقت، وقارنها بمنحنيات الأشعة تحت الحمراء (باستخدام بيانات من مستكشف المسح بالأشعة تحت الحمراء واسع المجال التابع لناسا) لمعرفة كيفية حدوث الخفوت لكل نجم في كلا نوعي الضوء. أخيرًا، درس الباحثون الطيف المنبعث من كل جسم بعد أن خفت مرة أخرى للتأكد من تحوله إلى مجرة. ثم بحثوا عن المجرات التي تحولت إلى نجوم شبيهة.
في المجمل، اكتشف الفريق 111 نجمًا زائفًا سريع التغير، إضافةً إلى نحو 60 نجمًا معروفًا سابقًا. لكن الأمر لم يقتصر على مجرد إضافة بيانات إلى فهرس، إذ تُشكّل الدراسة الجديدة اختبارًا واقعيًا ودقيقًا لنموذج ناشئ للظروف الفيزيائية المسؤولة عن هذه الظاهرة الغامضة. ويُعدّ هذا الإنجاز علامة فارقة في مسيرة البحث، كما يقول إريك مورغانسون، عالم الفلك بجامعة إلينوي في أوربانا-شامبين، والذي لم يشارك في الدراسة. وقد دخلت جميع الظواهر الفلكية الجديدة الغريبة – حتى النجوم الزائفة نفسها التي اكتُشفت في منتصف القرن العشرين – إلى هذا المجال لأول مرة من خلال أبحاث “مبهرة” أشارت في المقام الأول إلى غرابتها. يبدأ علماء الفلك ببضعة أمثلة تُثير حيرتهم. ولكن مع سعيهم الدؤوب للبحث عن المزيد بطريقة منهجية، يكتسبون فهمًا أعمق، ما يُتيح لهم ابتكار نماذج أفضل لما يعتقدون أنه يحدث بالفعل. وأخيرًا، يبدأ البحث العلمي مرحلة جديدة، حيث تُسهم الملاحظات غالبًا في مراجعة النماذج القائمة بدلًا من ابتكار نماذج جديدة كليًا. يقول مورغانسون إن هذه الدراسة تمثل نقطة تحول.
في العينة الجديدة، أظهر كل نجم زائف على حدة تغيراً في نطاق الضوء المرئي، تلاه تغير في نطاق الأشعة تحت الحمراء. ويرى الباحثون أن هذا دليل كافٍ للاستنتاج بأن التغير الملحوظ متأصل في النجم الزائف نفسه، وليس نتيجة لحدث أو قوة خارجية. لذا، يرى الفريق أنه بدلاً من وصف هذه النجوم الزائفة بأنها “متغيرة المظهر”، من الأنسب وصفها بأنها “متغيرة الحالة” لتعكس الطبيعة الحقيقية لأصولها.
بغض النظر عن المصطلحات العلمية، يبقى جوهر اللغز قائماً: كيف يمكن لنجم زائف بأكمله أن يخفت فجأة؟ وكيف يمكن لمجرة أن تتألق فجأة؟ يرجح الباحثون تفسيراً يشير إلى تغيرات في درجة حرارة القرص النجمي التراكمية، نتيجة لجبهات غازية باردة أو ساخنة، أو تحولات في المجالات المغناطيسية، أو مزيج من الاثنين. وبغض النظر عن السبب الجذري، فقد قدمت دراستهم مثالاً لما يجب أن يبدو عليه القرص بين النجوم التراكمي حتى تنتشر مثل هذه التغيرات بسرعة كبيرة. على وجه التحديد، اكتشف الفريق أن القرص يجب أن يكون سميكاً ولزجاً للغاية حتى تظهر مثل هذه التغيرات السريعة. تقول كاثلين إي: “يمكنك إرسال موجة عبر دبس السكر أسرع من الماء”. يقول سافيتش فورد، عالم الفلك في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي (AMNH) في مدينة نيويورك وكلية مانهاتن المجتمعية (BMCC) في جامعة مدينة نيويورك: “ينطبق الشيء نفسه على قرص أكثر سمكاً وانتفاخاً، يشبه إلى حد ما أقراص الدونات أو الأقراص المدمجة”. قال صافيك فورد: “يمكنك تشبيه الأمر بأنبوب. فالأنبوب السميك ينقل المعلومات أسرع من الأنبوب الرفيع”. لذا، وبغض النظر عن طبيعة التغيير، فمن المرجح أن يتطلب قرصًا منتفخًا ولزجًا.
يتعارض هذا الاستنتاج مع الرأي العلمي السائد منذ زمن طويل، والذي ينص على أن هذه الأقراص يجب أن تكون رقيقة. ومع ذلك، يقول باري ماكيرنان، المؤلف المشارك وعالم الفلك في المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي في مدينة نيويورك وكلية مانهاتن المجتمعية بجامعة مدينة نيويورك، إن النتيجة تتوافق مع النظريات الحديثة التي تشير إلى أن الأقراص النجمية المتراكمة قد تكون سميكة للغاية.
