تم الكشف أخيرًا عن الثقب الأسود في مركز مجرة ​​درب التبانة


هناك إضافة جديدة إلى معرض صور علماء الفلك للثقوب السوداء.

أعلن علماء الفلك في 12 مايو أنهم قاموا أخيرًا بتجميع صورة للثقب الأسود الهائل في مركز مجرتنا.

قالت عالمة الفيزياء الفلكية فريال أوزيل من جامعة أريزونا في توكسون في مؤتمر صحفي أعلنت فيه النتيجة: “تُظهر هذه الصورة حلقة ساطعة تحيط بالظلام ، وهي علامة منبهة لظل الثقب الأسود”.

يظهر الثقب الأسود ، المعروف باسم Sagittarius A * ، كصورة ظلية داكنة تلوح في الأفق فوق المادة المتوهجة التي تحيط به. تكشف الصورة عن المنطقة الملتوية المضطربة المحيطة بالثقب الأسود على الفور بتفاصيل شديدة وتلقي ضوءًا جديدًا على كيفية تغذي الثقوب السوداء ونموها.

عملت شبكة من التلسكوبات الممتدة على الكوكب ، والمعروفة باسم Event Horizon Telescope ، معًا لإنشاء هذه النظرة التي طال انتظارها على عملاق مجرة ​​درب التبانة. قبل ثلاث سنوات ، أصدر نفس الفريق ملف أول صورة لثقب أسود فائق الكتلة (SN: 4/10/19). يقع هذا الجسم في مركز المجرة M87 ، على بعد حوالي 55 مليون سنة ضوئية من الأرض.

لكن Sagittarius A * ، أو Sgr A * باختصار ، هي “الثقب الأسود للبشرية” ، كما تقول عالمة الفيزياء الفلكية Sera Markoff من جامعة أمستردام ، وعضو في تعاون EHT.

على بعد 27000 سنة ضوئية ، يعد هذا العملاق أقرب ثقب أسود عملاق إلى الأرض. هذا القرب يعني أن Sgr A * هو الثقب الأسود الفائق الأكثر دراسة في الكون. ومع ذلك ، تظل Sgr A * وغيرها من الأشياء المماثلة من أكثر الأشياء التي تم العثور عليها غموضًا على الإطلاق.

هذا لأنه ، مثل جميع الثقوب السوداء ، يعتبر Sgr A * كائنًا كثيفًا جدًا لدرجة أن جاذبيته لن تسمح للضوء بالهروب. تقول الفيزيائية لينا مورشيكوفا من معهد الدراسات المتقدمة في برينستون ، نيوجيرسي ، والتي ليست جزءًا من فريق EHT ، إن الثقوب السوداء “تحافظ على أسرارها بشكل طبيعي”. تحبس جاذبيتها الضوء الذي يقع داخل حدود تسمى أفق الحدث. صور EHT لـ Sgr A * وتنورة الثقب الأسود M87 حتى تلك الحافة التي لا مفر منها.

يتغذى Sgr A * على المواد الساخنة المدفوعة من النجوم الضخمة في مركز المجرة. يتدفق هذا الغاز ، المرسوم نحو Sgr A * من خلال جاذبيته ، إلى قرص محيط من مادة متوهجة ، يسمى قرص التراكم. يقول عالم الفيزياء الفلكية داريل هاغارد من جامعة ماكجيل في مونتريال ، وعضو في تعاون EHT ، إن القرص والنجوم والفقاعة الخارجية لضوء الأشعة السينية “تشبه النظام البيئي”. “إنهم مرتبطون تمامًا ببعضهم البعض.”

قرص التراكم هذا هو المكان الذي يكون فيه الإجراء – حيث يتحرك الغاز داخل مجالات مغناطيسية شديدة القوة – لذلك يريد علماء الفلك معرفة المزيد عن كيفية عمل القرص.

مثل غالبية الثقوب السوداء فائقة الكتلة ، Sgr A * هو كذلك هادئ وخافت (SN: 6/5/19 ). لا يأكل الثقب الأسود سوى عدد قليل من اللقاحات التي يغذيها قرص التراكم الخاص به. ومع ذلك ، يقول عالم الفيزياء الفلكية ميج أوري من جامعة ييل ، والذي ليس جزءًا من تعاون EHT ، “لطالما كان الأمر محيرًا إلى حد ما لكونه باهتًا للغاية”. وبالمقارنة ، فإن الثقب الأسود لـ M87 هو وحش يلتهم المواد القريبة ويطلق النار طائرات قوية هائلة (SN: 11/10/21). لكن هذا لا يعني أن Sgr A * لا ينتج الضوء. رأى علماء الفيزياء الفلكية أنه يتوهج بشكل ضعيف في موجات الراديو ، النرفزة في الأشعة تحت الحمراء والتجشؤ في الأشعة السينية.

في الواقع ، يبدو أن قرص التراكم حول Sgr A * يومض ويغلي ببطء. يقول ماركوف إن هذا التباين ، الخفقان المستمر ، يشبه الزبد فوق أمواج المحيط. “وهكذا نرى هذا الزبد الذي يأتي من كل هذا النشاط ، ونحاول فهم الموجات تحت الزبد.”

وتضيف أن السؤال الكبير هو ما إذا كان علماء الفلك سيكونون قادرين على رؤية شيء ما يتغير في تلك الموجات باستخدام EHT.

من خلال الجمع بين حوالي 3.5 بيتابايت من البيانات ، أو ما يعادل حوالي 100 مليون مقطع فيديو TikTok ، تم التقاطها في أبريل 2017 ، يمكن للباحثين البدء في تجميع الصورة معًا. لاستخراج صورة من الخليط الضخم الأولي للبيانات ، احتاج فريق EHT إلى سنوات من العمل ، وعمليات محاكاة حاسوبية معقدة وملاحظات في أنواع مختلفة من الضوء من تلسكوبات أخرى.

كانت تلك البيانات ذات “الطول الموجي المتعدد” من التلسكوبات الأخرى حاسمة في تجميع الصورة. يقول المنظر جيبوا موسوك من جامعة أمستردام: “بالنظر إلى هذه الأشياء معًا وفي نفس الوقت معًا ، يمكننا التوصل إلى صورة كاملة”.

أدى تباين Sgr A * ، والغليان المستمر ، إلى تعقيد التحليل لأن الثقب الأسود يتغير على فترات زمنية لا تتجاوز بضع دقائق ، ويتغير أثناء تصويره. كان M87 أسهل في التحليل لأنه تغير على مدار أسابيع. قال عالم الفلك خوسيه إل جوميز من معهد الأندلس في مؤتمر صحفي أعلن فيه عن النتيجة: “كان الأمر أشبه بمحاولة التقاط صورة واضحة لطفل يركض في الليل”.

في النهاية ، يمكن أن يساعد فهم أفضل لما يحدث في القرص بالقرب من Sgr A * العلماء على معرفة عدد الثقوب السوداء الفائقة المماثلة الأخرى التي تعمل.

تؤكد ملاحظات EHT الجديدة أيضًا أن كتلة Sgr A * تبلغ 4 ملايين ضعف كتلة الشمس. إذا حل الثقب الأسود محل شمسنا ، فإن الظل المصور EHT سيبقى داخل مدار عطارد.

استخدم الباحثون أيضًا صورة Sgr A * لوضعها النسبية العامة للاختبار (SN: 2/3/21). مرت نظرية الجاذبية الثابتة لأينشتاين: حجم الظل يتوافق مع تنبؤات النسبية العامة. من خلال اختبار النظرية في ظروف قاسية – مثل تلك الموجودة حول الثقوب السوداء – يأمل العلماء في تحديد أي نقاط ضعف خفية.

لقد سبق للعلماء اختبار النسبية العامة باتباع حركات النجوم التي تدور بالقرب من Sgr A * – وهو العمل الذي ساعد أيضًا في تأكيد أن الجسم هو بالفعل ثقب أسود (SN: 7/26/18). ل هذا الاكتشاف، حصل الباحثان Andrea Ghez و Reinhard Genzel على نصيب من جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2020 (SN: 10/6/20).

يقول عالم الفيزياء الفلكية توان دو من جامعة كاليفورنيا إن نوعي اختبارات النسبية العامة مكملان لبعضهما البعض. “مع هذه الاختبارات الفيزيائية الكبيرة ، لا تريد استخدام طريقة واحدة فقط.” إذا بدا أن أحد الاختبارات يتعارض مع النسبية العامة ، فيمكن للعلماء التحقق من وجود تناقض مماثل في الآخر.

ومع ذلك ، فإن Event Horizon Telescope يختبر النسبية العامة بالقرب من حافة الثقب الأسود ، والتي يمكن أن تسلط الضوء على التأثيرات الدقيقة للفيزياء التي تتجاوز النسبية العامة. يقول الفيزيائي كليفورد ويل من جامعة فلوريدا في غينزفيل: “كلما اقتربت أكثر ، كنت أفضل من حيث قدرتك على البحث عن هذه التأثيرات”.

ومع ذلك ، فإن بعض الباحثين انتقدوا تم إجراء اختبار مماثل للنسبية العامة باستخدام صورة EHT لـ الثقب الأسود لـ M87 (SN: 10/1/20). هذا لأن الاختبار يعتمد على افتراضات مهتزة نسبيًا حول فيزياء كيفية دوران المادة حول الثقب الأسود ، كما يقول الفيزيائي سام جرالا من جامعة أريزونا في توكسون. يقول إن اختبار النسبية العامة بهذه الطريقة “سيكون منطقيًا فقط إذا كانت النسبية العامة هي الحلقة الأضعف” ، لكن ثقة العلماء في النسبية العامة أقوى من الافتراضات التي خضعت للاختبار.

توفر ملاحظات Sgr A * المزيد من الأدلة على أن الجسم هو في الواقع ثقب أسود ، كما يقول الفيزيائي نيكولاس يونس من جامعة إلينوي في أوربانا شامبين. “من المثير حقًا الحصول على أول صورة لثقب أسود في مجرتنا درب التبانة. انه امر رائع.” إنه يثير الخيال ، مثل الصور المبكرة التي التقطها رواد الفضاء للأرض من القمر ، كما يقول.

لن تكون هذه آخر صورة لافتة للنظر لـ Sgr A * من EHT. لا تزال الملاحظات الإضافية ، التي تم إجراؤها في 2018 و 2021 و 2022 ، تنتظر التحليل.

يقول هاغارد: “هذا هو أقرب ثقب أسود هائل لدينا”. “إنه مثل أقرب أصدقائنا وجيراننا. ونحن ندرسها منذ سنوات كمجتمع. [This image is a] إضافة عميقة حقًا إلى هذا الثقب الأسود المثير الذي وقعنا جميعًا في حبه في حياتنا المهنية “.

سيتم تحديث هذه القصة.



المصدر

ندى عبدالرحمن
مهتمة في العلوم والفضاء خاصةً محبة للتقنية اعمل كاتبة في موقع اراود