متنوع

يكشف الباحثون عن صورة لمنطقة حول الثقب الأسود الهائل في قلب المجرة

يكشف الباحثون عن صورة لمنطقة حول الثقب الأسود الهائل في قلب المجرة

يكشف بحث جديد أجراه فريق دولي من العلماء عن النتائج المفاجئة لجهود منسقة بين 14 مؤسسة بحثية حول العالم لالتقاط صورة واضحة للثقب الأسود القوس A * (Sgr A *) ، الذي يشتبه منذ فترة طويلة في أنه الثقب الأسود الهائل في قلب مجرة ​​درب التبانة.

القوس A *: Omnivore المراوغ الكامن في مركز المجرة

تعتبر الثقوب السوداء من أكثر الهياكل غرابة في الكون ، فهي أجسام شديدة الكثافة وصغيرة نسبيًا لدرجة أن جاذبيتها تمنع الضوء من الهروب. حتى الآن ، لم يسبق لأحد أن "رأى" ثقبًا أسودًا ، ولم يتم اكتشافها إلا بشكل غير مباشر من خلال تأثيرها على الأجسام المرئية الأخرى مثل النجوم.

وهذا يجعل الثقوب السوداء الهائلة ، وهي أجسام ذات أبعاد صغيرة نسبيًا ولكن كتلتها أكبر بملايين المرات من الشمس ، تخضع لتكهنات ودراسة مكثفة.

يوجد ثقب أسود هائل في قلب العديد من المجرات ، ويقع Sgr A * في وسط مجرتنا. تبلغ كتلة Sgr A * 4 ملايين ضعف كتلة شمسنا وقطرها 44 مليون كيلومتر فقط ، وهي أقل بقليل من المسافة بين الشمس والزئبق.

لا يمكن رؤية Sgr A * بصريًا لأي عدد من الأسباب ، ولكن الأهم من ذلك هو الأذرع الحلزونية لمجرة درب التبانة التي تدور حول النواة ، مما يحجب مركز المجرة خلف سحب هائلة من الغبار والغاز لا يمكن للضوء اختراقها ، لذلك الطريقة الوحيدة لرصد ذلك هي استخدام موجات الأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية والراديو وغاما التي يتم إطلاقها في نوبة النشاط حول أفق الحدث.

لكن هذا لا يخلو من مشاكله الخاصة. على طول خط البصر الممتد من الأرض إلى الثقب الأسود الهائل ، تتسبب جيوب من الغازات ذات الكثافات والتركيبات المختلفة في تعطيل وتشويه هذه الموجات في عملية تسمى الانتثار بين النجوم. لذا حيث نأمل أن نرى صورة واضحة لهيكل الثقب الأسود ومحيطه ، كل ما يمكننا رؤيته هو فوضى ضبابية مشرقة.

جهد دولي غير مسبوق

كان هذا هو التحدي الذي كان يأمل Event Horizon Telescope (EHT) في التغلب عليه. جمعت EHT شبكة من محطات التلسكوب الراديوي من جميع أنحاء العالم لإنشاء تلسكوب راديو افتراضي يبلغ عرضه 8000 ميل.

باستخدام ما يُعرف باسم قياس التداخل الأساسي الطويل جدًا (VLBI) ، فإن EHT قادر على زيادة دقة شبكة التلسكوب الراديوي ككل من خلال جعل كل تلسكوب يراقب نفس النقطة في الفضاء. يحقق هذا تأثيرًا مشابهًا لاستخدام مرآة أكبر في التلسكوب البصري لرؤية المزيد من الأجسام البعيدة عن طريق إنشاء تلسكوب راديوي بشكل فعال بحجم قطر الأرض.

بالتوجه نحو قلب المجرة ، بدأت EHT المراقبة المنسقة لـ Sgr A * في أبريل من عام 2017.

بعد عدة أيام من التسجيل ، جمعت EHT 1000000 جيجا بايت من البيانات. تم نقل هذه البيانات جواً إلى مختبرات المعالجة في الولايات المتحدة وألمانيا لتحليلها ونأمل أن يتم تجميعها في صورة كاملة للثقب الأسود فائق الكتلة ، وهي عملية استغرقت عامين تقريبًا.

قطع من خلال الضوضاء

بعد عدة أشهر من تجميع البيانات معًا ، أعلنت ورقة بحثية نُشرت هذا الشهر في The Astrophysical Journal أن EHT نجح في التقاط أوضح صورة على الإطلاق للمحيط المباشر للثقب الأسود.

لقد تمكنوا من تحديد وتصفية كل التشتت بين النجوم تقريبًا بفضل عمل مايكل جونسون من مركز هارفارد-سميثسونيان للفيزياء الفلكية "على الرغم من تشويش وتشويه صورة القوس A * ،" قال ، "لا يصدق سمح لنا حل هذه الملاحظات بتحديد الخصائص الدقيقة للتشتت. يمكننا بعد ذلك إزالة معظم التأثيرات من التشتت والبدء في رؤية كيف تبدو الأشياء بالقرب من الثقب الأسود. "

كشفت صورة الثقب الأسود شيئًا لم يكن أحد يتوقعه. على وجه الخصوص ، كان مصدر الإشعاع من Sgr A * أصغر مما كان متوقعًا ، والأهم من ذلك ، كان شكل منطقة المصدر متماثلًا للغاية.

وفقًا للمؤلف الرئيسي للورقة ، دكتوراه في Nijmegen. الطالبة سارة عيسى ، "قد يشير ذلك إلى أن البث اللاسلكي يتم إنتاجه في قرص غاز متدفق وليس بواسطة نفاث لاسلكي. ومع ذلك ، فإن هذا سيجعل القوس A * استثناءً مقارنة بالثقوب السوداء الأخرى الباعثة للراديو."

وتضيف ، "البديل قد يكون أن الطائرة النفاثة تشير إلينا تقريبًا".

عند النظر إلى الهاوية ، هل تنظر الهاوية إلى الوراء؟

نظرًا لأن النجوم والمواد الأخرى يلتهمها الثقب الأسود ، فقبل وقت طويل من وصولها إلى نقطة اللاعودة ، تخلق قوة الجاذبية الشديدة التي تعمل على المادة تأثيرًا شديدًا يمزق أي شيء يقترب كثيرًا.

يشكل هذا قرص تراكم المادة الذي يحيط بالكتلة المركزية للثقب الأسود ، يدور حوله بسرعات تقترب من نسبة مئوية من سرعة الضوء.

تعني الطاقة المذهلة لهذه العملية أنه لم يتم استهلاك كل المواد فعليًا. يتم إخراج بعضها مرة أخرى إلى الفضاء في نفاثات ضيقة جدًا بسرعة الضوء تقريبًا من أقطاب الثقب الأسود. تنتج هذه العملية ، العنيفة وذات الطاقة العالية جدًا ، الكثير من موجات الراديو التي تتبع مسار النفاثات.

في كلتا الحالتين ، تشير ملاحظات مصدر الراديو الخاص بـ Sgr A * إلى استنتاجات غير محتملة للغاية ، كما أن الجدل المحتدم بالفعل حول طبيعة منطقة المصدر هذه جاري.

أجرى هينو فالك ، أستاذ علم الفلك الراديوي في جامعة رادبود والمشرف على إيسسون ، بحثًا مستقلاً حول Sgr A * لما يقرب من 30 عامًا ، حيث أخبر National Geographic ، "إنها نقطة النهاية النهائية للفضاء والزمان ، وقد تمثل الحد الأقصى ل المعرفه."

كان فالك ، الذي كان ذات يوم متشككًا في أن تكون طائرة نفاثة مصدرًا لموجات الراديو الخاصة بالرقم A * ، جزءًا من جهد وجد دليلًا مشابهًا لاستنتاج نفاث الراديو. بمجرد أن كان متشككًا ، أصبح الآن أكثر انفتاحًا على الفكرة: "ربما يكون هذا صحيحًا بعد كل شيء ونحن ننظر إلى هذا الوحش من وجهة نظر خاصة جدًا."

نأمل في الملاحظات القادمة

ستكون هناك حاجة إلى مزيد من الدراسة لتحديد طبيعة مصدر راديو Sagittarius A * بالكامل ، ولكن مع الملاحظات القادمة ، تريد EHT إجراء Sgr A * عند 230 جيجاهرتز ، تتزايد الإثارة لدرجة أننا قد نرى قريبًا ظل Sgr A * أفق الحدث ، مما يمنحنا أول تأكيد مرئي لنا على الإطلاق لوجود الثقوب السوداء.

قال جونسون: "على الرغم من أن التشتت يطمس ويشوه صورة القوس A * ، إلا أن الدقة المذهلة لهذه الملاحظات سمحت لنا بتحديد الخصائص الدقيقة للتشتت. النبأ العظيم هو أن هذه الملاحظات تظهر أن التشتت لن يمنع تلسكوب أفق الحدث من رؤية ظل ثقب أسود عند 230 جيجاهرتز ، إذا كان هناك ظل يمكن رؤيته ".


شاهد الفيديو: ماذا لو سقطت الارض في الثقب الاسود!! (كانون الثاني 2022).