فيزيائيون يرفضون الادعاء باكتشاف “حلقة الفوتون” للثقب الأسود


قد تخفي الصورة الأولى للثقب الأسود كنزًا – لكن الفيزيائيين يختلفون حول ما إذا كان قد تم العثور عليه.

قال فريق من العلماء إنهم اكتشفوا حلقة فوتونية ، هالة رقيقة من الضوء حول الثقب الأسود الهائل في المجرة M87. إذا كانت حلقة الفوتون حقيقية ، فستوفر مسبارًا جديدًا للجاذبية الشديدة للثقب الأسود. لكن علماء آخرين يشككون في هذا الادعاء. على الرغم من عناوين الأخبار المتعددة التي تشير إلى العثور على حلقة الفوتون ، إلا أن العديد من الفيزيائيين ما زالوا غير مقتنعين.

تم كشف النقاب عنه في عام 2019 من قبل العلماء باستخدام Event Horizon Telescope ، أو EHT ، و الصورة الأولى للثقب الأسود كشف توهج على شكل كعكة دونات من مادة ساخنة تدور حول الصورة الظلية المظلمة للثقب الأسود (SN: 4/10/19). ولكن وفقًا للنظرية النسبية العامة لأينشتاين ، يجب تركيب حلقة أرق على تلك الكعكة السميكة. تنتج هذه الحلقة من الفوتونات ، أو جسيمات الضوء ، التي تدور بالقرب من الثقب الأسود ، تتدلى من جاذبية العملاق قبل أن تهرب وتندفع نحو الأرض.

يقول عالم الفيزياء الفلكية أفيري برودريك من جامعة واترلو ومعهد بيرميتر للفيزياء النظرية في كندا ، إنه بفضل هذا الطواف الدائري ، يجب أن توفر الفوتونات “بصمة الجاذبية” ، لتكشف بشكل أكثر وضوحًا عن خصائص الثقب الأسود. استخدم هو وزملاؤه ، وهم مجموعة فرعية من العلماء من تعاون EHT ، طريقة جديدة لـ استخرج بصمة الإصبع هذه، أبلغوا في 10 أغسطس مجلة الفيزياء الفلكية.

إنشاء الصور باستخدام EHT ليست مسألة بسيطة (SN: 4/10/19). يجمع الباحثون البيانات من مجموعة مراصد EHT المنتشرة في جميع أنحاء العالم ، باستخدام تقنيات حسابية مختلفة لإعادة بناء الصورة. ابتكر بروديريك وزملاؤه صورة جديدة للثقب الأسود على افتراض أنها تحتوي على انبعاث منتشر وحلقة رفيعة. في ثلاثة من أصل أربعة أيام من الملاحظات ، كانت البيانات تتطابق بشكل أفضل مع الصورة مع الحلقة الرقيقة المضافة أكثر من واحدة بدون الحلقة.

لكن هذه الطريقة أثارت انتقادات لاذعة. يقول الفيزيائي سام غرالا من جامعة أريزونا في توكسون: “إن الادعاء باكتشاف حلقة الفوتون أمر مناف للعقل”.

نقطة الخلاف الرئيسية: حلقة الفوتون أكثر إشراقًا من المتوقع ، حيث تنبعث منها حوالي 60 بالمائة من الضوء في الصورة. وفقًا للتوقعات ، يجب أن تكون أكثر من 20 بالمائة. يقول الفيزيائي أليكس لوبساسكا من جامعة فاندربيلت في ناشفيل: “هذه علامة حمراء عملاقة”. يجب أن يأتي المزيد من الضوء من الحلقة الدائرية المتوهجة الرئيسية للثقب الأسود أكثر من حلقة الفوتون الرقيقة.

يقول بروديريك وزملاؤه إن هذا السطوع غير المتوقع يحدث لأن بعض الضوء من التوهج الرئيسي يتصادم مع حلقة الفوتون. لذا فإن سطوع الحلقة الظاهر لا يعتمد فقط على الضوء القادم من الحلقة. لاحظ الباحثون أن نفس التأثير ظهر عند اختبار الطريقة على بيانات محاكاة.

يقول النقاد إن هذا المزيج من ضوء حلقة الفوتون المزعوم مع ضوء آخر لا يجعل الكشف مقنعًا للغاية. يقول عالم الفيزياء الفلكية دان مارون من جامعة أريزونا ، وهو عضو في تعاون EHT ولم يكن مؤلفًا مشاركًا في الورقة الجديدة.

يقول مارون إن النتيجة الجديدة تشير فقط إلى أن الحلقة الرقيقة المضافة تعطي تطابقًا أفضل مع البيانات ، وليس ما إذا كان هذا الشكل مرتبطًا بحلقة الفوتون. لذلك فإنه يثير السؤال عما إذا كان العلماء يرون حلقة فوتونية على الإطلاق ، أو يختارون فقط بنية غير ذات صلة في الصورة.

لكن Broderick يجادل بأن ميزات الحلقة – حقيقة أن حجمها وموقعها كما هو متوقع ومتسق يومًا بعد يوم – تدعم تفسير حلقة الفوتون.

وفي الوقت نفسه ، في تحليل مستقل مماثل ، قال جرالا والفيزيائي ويل لوكهارت ، أيضًا من جامعة أريزونا ، لا تجد أي دليل على حلقة الفوتون ، قاموا بالإبلاغ في ورقة تم تقديمها في 22 أغسطس على موقع arXiv.org. اختلف تحليلهم عن تحليل بروديريك وزملائه جزئيًا لأنه حد من مدى سطوع حلقة الفوتون.

لاكتشاف حلقة الفوتون بشكل مقنع ، يقترح بعض العلماء إضافة التلسكوبات في الفضاء لطاقم مراصد EHT (SN: 3/18/20). كلما كانت التلسكوبات في الشبكة أبعد ، كانت التفاصيل الدقيقة التي قد يتمكنون من التقاطها – من المحتمل أن تشمل حلقة الفوتون.

يقول لوبساسكا: “إذا كان هناك اكتشاف حلقة فوتون ، فسيكون هذا أفضل شيء في الفيزياء هذا العام ، إن لم يكن لسنوات عديدة”.



المصدر