الدجاجة X-1

قرص التراكم

وفي هذا الصدد، تُظهر انبعاثات الأشعة السينية من الدجاجة إكس-1 تذبذبات شبه دورية بترددات تصل إلى بضعة هرتزات. تعمل المجالات المغناطيسية القطبية عند الثقب الأسود على تسخين بلازما ليبتونية، مُشكّلةً هالةً تتولد فيها نفاثة. يُعتقد أن الهالة رخوة وتقع على قرص التراكم. تحدد كتلة الجسم المضغوط (الثقب الأسود) المسافة التي تبدأ عندها البلازما المحيطة بإصدار هذه التذبذبات شبه الدورية، حيث يتناقص نصف قطر الانبعاث مع تناقص الكتلة.>

وعلى صعيد آخر، على الرغم من تقلباته الكبيرة، يُعدّ الثقب الأسود (الدجاجة ) X-1 ألمع مصدر وأكثرها ثباتًا للأشعة السينية الصلبة في السماء. تُنتَج الأشعة السينية على شكل "فوتونات بذرة" لينة من القرص القياسي البارد، ثم تتشتت إلى طاقات عالية (أشعة سينية أو أشعة غاما) بواسطة إلكترونات ساخنة فائقة النسبية في هالة ساخنة، يُفترض أنها تقع بالقرب من أفق الحدث للثقب الأسود، مما يُبرّد بلازما الهالة الساخنة.

علاوةً على ذلك، يُعتقد أن هذا الثقب الأسود مُحاط بقرص رقيق ومسطح من المادة المتراكمة يُسمى قرص التراكم. يسخن هذا القرص بشدة نتيجة الاحتكاك بين الغاز المتأين في المدارات الداخلية الأسرع حركةً والغاز المتأين في المدارات الخارجية الأبطأ حركةً. وينقسم إلى منطقة داخلية ساخنة ذات درجة تأين عالية نسبيًا، ومنطقة خارجية أبرد وأقل تأينًا، تمتد إلى ما يُقدّر بـ 500 ضعف نصف قطر شوارزشيلد، أو قرابة 24,000 كيلومتر.

الثقب الأسود

ومن ناحية أخرى، في عام 2021، رُفعت كتلة الثقب الأسود إلى 21.2 ± 2.2 كتلة شمسية،[1] بعد إعادة حساب المسافة إلى كوكبة الدجاجة X-1 إلى 7200 سنة ضوئية باستخدام مصفوفة خط الأساس الطويل جدًا. تتوافق هذه الكتلة الأعلى مع رصد موجات الجاذبية للثقوب السوداء النجمية ذات الكتل الأعلى بكثير (تصل إلى 50 كتلة شمسية) مما رُصد سابقًا، وتشير إلى أن فقدان كتلة النجوم بفعل الرياح النجمية أقل مما كان يُعتقد سابقًا.

في هذا الإطار، الدجاجة إكس-1 هو نجم ثنائي عملاق للأشعة السينية (SgXB) يتكون من ثقب أسود مؤكد يشكل . وحتى عام 2019، كان هذا النجم الثنائي العملاق الوحيد الذي يحدث فيه انتقال كتلة من خلال تراكم المادة عليه التي يجذبها من رفيقه النجم المانح للكتلة، متجاوزًا بذلك حد روش. النظام يشكل عادةً حالة منخفضة النشاط بمعدل تراكم كتلة يبلغ 3.0 × 10−6 كتلة شمسية/سنة، ومنه يمكن استنتاج لمعان الأشعة السينية الذي يبلغ LX ∼ 5 × 10³¹ إرج/ثانية (أي ما يعادل 5 × 10²⁴ واط أو 10000 ضعف لمعان الأشعة السينية من الشمس. خلال الانفجارات، تنبعث أشعة سينية شديدة السطوع تصل إلى قرابة 10³⁸ إرج/ثانية (ما يعادل 10³¹ واط أو 100 مليار ضعف سطوع أشعة الشمس).

وعلى صعيد آخر، يُعدّ الدجاجة X-1 ، بكتلة تبلغ قرابة 15.8 كتلة شمسية و أفق الحدث يبلغ قطره نحو 50 كيلومترًا، وهو أقرب ثقب أسود نجمي معروف في مجرة درب التبانة بعد XTE J1118+480.

طبيعته

كذلك، وفي عا 1971 اكتشف علماء الفلك في اليابان أن الأشعة السينية من المصدر الخفي (الدجاجة اكس-1) تتضاءل بسرعة كبيرة جدا وهذا يعني أن هذا المصدر الذي يرسل الأشعة السينية كثافته عالية جدا ، ومن ثم فقد زاد احتمال أن يكون النجم الدجاجة اكس-1 ثقب أسود تصل كتلته إلى نحو 7 أضعاف كتلة الشمس. كما توصل العلماء إلى تقدير كتلة التابع (HDE 226868) وقدروها بنحو 22 مرة كتلة الشمس. ويعزى إصدار أشعة أكس إلى أن الثقب الأسود يسحب الغلاف الغازي الخارجي ل (HDE 226868) فتنهار عليه بسرعة كبيرة جدا وترتفع درجة حرارتها فتنتج اشعة إكس. ويبين الشكل البياني توزيع طيف الأشعة السينية القادمة من الدجاجة اكس-1 وهو يمتد بين الطاقتين 3 و 9 كيلوإلكترون فولت keV ، ويتميز التوزيع بذروة عند نحو 6 keV. ويبين الرسم التخيلي لأحد الفنانين كيف يسحب الثقب الأسود الغاز من النجم المجاور له (HDE 226868). واستمر علماء التحليل الطيفي عملهم وبحثوا عن آثار ل انزياح دوبلر في طيف النجم الهائل (HDE 226868) واتضح لهم أنه يدور مدفوعا بقوة ثقالة (جاذبية) جبارة لرفيق خفي هو الدجاجة اكس-1.

من جانب آخر، وفي عامي 1971 و 1972 حدث تطور هام في رصد هذا النجم. فخلال شهري مارس وأبريل 1971 اكتشف القمر الصناعي (أوهورو) نقصا ملحوظا في قوة إصدار الأشعة السينية من نجم الدجاجة اكس- 1 وظهر فجأة مصدر للأشعة الراديوية في نفس مكان هذا النجم الغامض.

من جانب آخر، وكما يتضح من اسم هذا النجم فهو من أوائل مصادر الأشعة السينية التي تم اكتشافها. واستطاع علماء الفلك في عام 1969 معرفة المزيد عن هذا النجم الغامض (الدجاجة اكس- 1) فقد تغيرت قوة نبضات الأشعة السينية التي تصدر منه.

من جانب آخر، واستعملت أقوى التلسكوبات الراديوية في البحث عن هذا المصدر الراديوي ولكن دون جدوى ، ثم اتضح فيما بعد أمر غريب أن كلا من الأشعة السينية والموجات الراديوية تنبعثان من نفس المصدر. وأهمية هذا الاكتشاف تكمن في أن الموجات الراديوية يمكن قياسها بدرجة أدق من الأشعة السينية.

وفي السياق ذاته، بهذا تم التأكد بأن نجما هائلا آخرا يدور حول المصدر (الدجاجة اكس-1) وأن الإثنين يشكلان ثنائي يدوران حول بعضهما في دورة تستغرق نحو 6 أيام. وقد قـُدرت المسافة بينهما بنحو 30 مليون كيلومتر (أي نحو 20 % من المسافة بين الأرض والشمس). واستطاع العلماء بواسطة التحليل الطيفي معرفة الكثير عن هذا النجم التابع الذي أطلق عليه اسم (HDE 226868) وهو الرقم الذي وضعه له العالم هنري درابر في فهرس التصنيف الطيفي. وهذا النجم الهائل من المرتبة الطيفية الساخنة ولونه أزرق ويقع في مجموعة الدجاجة Cygnus ، ويبعدان عنا بحوالي 6500 سنة ضوئية.

النفاثات

في هذا الإطار، لا تُصدر نفاثات Cygnus X-1 سوى جزء صغير من طاقتها في الطيف الكهرومغناطيسي المرئي، ولهذا تبدو "معتمة". تُقدر زاوية النفاثات بالنسبة لخط الرؤية بـ 30 درجة، مع تغير محور الدوران كذلك بسبب التبادر. يصطدم أحد النفاثات بجزء كثيف نسبيًا من الوسط بين النجوم، ويبدو أنه يُشكل سديمًا حلقيًا عند هذه النقطة، وقد رُصد هذا السديم بأطوال موجية ضوئية، ويمكن رصده كذلك من خلال انبعاثاته الراديوية. لتكوين هذا السديم، يجب أن يُصدر النفاث طاقة لا تقل عن 4-14 × 10³⁶ إرج/ثانية أو (9 ± 5) × 10²⁹ واط. وهذا يزيد عن ألف ضعف الطاقة المنبعثة من الشمس. لا يوجد سديم مماثل في الاتجاه المعاكس، لأن هذا النفاث النجمي يواجه منطقة ذات كثافة أقل في الوسط بين النجمي.

• انظر كذلك
• علم الفلك للأشعة السينية
• في 404 الدجاجة
• نجم-أو
• ثنائي أشعة إكس
• سكوربيوس إكس-1
• ثقب أسود
• نجم نيوتروني
• قزم أبيض
• تخليق العناصر
• مستعر أعظم
• انفجار أشعة غاما 080913
• انفجار أشعة غاما 080319ب
• انفجار أشعة غاما 971214
• انفجار أشعة غاما 080916C
• انفجار أشعة غاما 060218
• مستعر أعظم II
• مستعر أعظم نوع Ia
• مستعر أعظم

وعلى صعيد آخر، عندما تتساقط المادة المتراكمة على الجسم المضغوط (الثقب الأسود) ، تفقد طاقة جاذبيتها الكامنة. يتبدد جزء من هذه الطاقة المنبعثة بواسطة نفاثات جسيمات ، تُعرف بالنفاثات النجمية، وهي تكون الموجهة عموديًا على قرص التراكم، وتتدفق للخارج من قطبي الثقب الأسود بسرعات النسبية (سرعة النفاثة = 0.995 من سرعة الضوء).[13]

في هذا الإطار، في عام 2006، كان Cygnus X-1 أول ثقب أسود نجمي يُظهر انبعاث أشعة غاما في نطاق الطاقة العالية جدًا فوق 100 جيجا إلكترون فولت. رُصدت الإشارة بالتزامن مع انفجار أشعة سينية عالية الطاقة، مما يُشير إلى وجود صلة بين الحدثين. قد تنشأ الأشعة السينية من قاعدة النفاث، بينما تُنتج أشعة غاما عند نقطة تقاطع النفاث مع الرياح النجمية لـلنجم HDE 226868.