نجم خفي يتحول إلى مسرّع جسيمات ✎ سريع

الأصل: "The long-term accretion luminosity of V4641 Sgr through binary evolution simulations: implications for its ultrahigh-energy gamma-ray emission"
· Ruo-Yu Liu, Yong Shao, Yu-Dong Nie
arXiv:2603.16714 · 2026-03-17 · arXiv non-exclusive · تحليل مستقل · 1 دقيقة
نظام يضم ثقبًا أسود يصدر أشعة غاما بطاقة قياسية رغم مظهره الخافت.

يتصرف الثقب الأسود في نظام V4641 Sagittarii مثل مكنسة كهربائية تعمل بكامل قوتها، لكن الجيران لا يرون سوى ضوء مؤشر خافت. التقط تلسكوبا LHAASO وHAWC منه أشعة غاما بطاقة تصل إلى 0.8 بيتا إلكترون فولت (PeV) — أي أكبر بملايين المرات من طاقة الأشعة السينية المستخدمة في المستشفيات. لتسريع الجسيمات إلى هذه الطاقات، نحتاج إلى قدرة تفوق بمئات المرات ما يظهره النظام في الأشعة السينية خلال العقود الأخيرة. هنا تبرز "أزمة طاقة": من أين تأتي هذه القوة؟

قام علماء الفيزياء الفلكية بمحاكاة تطور هذا النظام الثنائي على الحاسوب، مجربين آلاف السيناريوهات للشروط الابتدائية. اتضح أن جميع السيناريوهات التي تؤدي إلى المعايير الحالية لـ V4641 Sagittarii تتضمن مرحلة طويلة من التدفق البطيء للمادة من النجم إلى الثقب الأسود. في المتوسط خلال هذه الفترة، يجب أن يضيء النظام في الأشعة السينية بقدرة تبلغ حوالي $10^{38}$ إرج/ثانية — وكأن مئة مليار شمس تضيء فقط في الأشعة السينية. لكننا لا نرى سوى جزء صغير: القشرة الكثيفة من الغاز والغبار التي قُذفت خلال ثورات سابقة تخفي معظم الإشعاع، مثلما يخفي الستار مصباحًا ساطعًا.

إذن، لا توجد أزمة: يحصل الثقب الأسود على وقود كافٍ ليعمل كمسرّع جسيمات. الطاقة تكفي للنموذج الذي تولد فيه أشعة غاما بواسطة إلكترونات سريعة، وتكاد تكفي للنموذج الذي تعمل فيه البروتونات. V4641 Sagittarii هو مثال نادر لمسرّع مجري يسرّع الجسيمات إلى طاقات مماثلة لتلك القادمة من أعماق الكون.

يزن الثقب الأسود في هذا النظام حوالي 6 كتل شمسية، بينما يبلغ وزن النجم المرافق 3 كتل شمسية فقط. يدوران حول بعضهما البعض في 2.8 يوم.
يحمل كم غاما بطاقة 0.8 بيتا إلكترون فولت طاقة تعادل طاقة بعوضة طائرة. لكن طاقة البعوضة موزعة على جسمها كله، بينما هنا تتركز في جسيم واحد.

كم غاما بطاقة 0.8 بيتا إلكترون فولت هو أكثر نشاطًا بمقدار تريليون مرة من الضوء المرئي. يمكن لكم واحد كهذا أن يرفع حبة رمل إلى ارتفاع عدة سنتيمترات.

في رواية ستانيسلاف ليم "اللا مُقهَر"، يواجه الأبطال سربًا من الآلات المجهرية التي تطورت على كوكب مقفر. يشبه V4641 Sagittarii هذا السرب: قوة خفية لا تظهر إلا في شعاع ضيق من أشعة غاما.

العلماء
Jacob BekensteinStephen HawkingBernhard RiemannJoseph WeberKarl SchwarzschildKip Thorne
المفاهيم
أشعة غاما فائقة الطاقة مصدر أشعة سينية فائق الإضاءة خطوط انبعاث عريضة وهج متبقٍ خط حديدي محرك مركزي