قبل ثلاث سنوات، أذهل المجتمع العلمي لتلسكوب أفق الحدث (EHT) العالم بأول صورة على الإطلاق لثقب أسود، تم التقاطها في المجرة المجاورة M87. والآن، قدم الفريق نفسه أول دليل مرئي مباشر على وجود ثقب أسود في مجرتنا ، باستخدام عمليات رصد من شبكة عالمية من التلسكوبات الراديوية.
سنخبرك في هذه المقالة كيف تم الحصول على صورة للثقب الأسود في مجرتنا وما هي تداعياتها.
التقط صورة للثقب الأسود في مجرتنا
هذا هو القوس أ*، مصدر إشعاع شديد التغير ومتغير باستمرار. استخدم العلماء خوارزميات لسنوات لإعادة بناء تطوره عبر الزمن كما لو كان "فيلمًا"، لكنهم نجحوا الآن في إنتاج صور ثابتة له . إذا كنت ترغب في التعمق أكثر في ما يحدث عندما يصبح الثقب الأسود نشطًا، يمكنك قراءة المزيد في مقالنا حول ما يحدث عندما ينتقل الثقب الأسود من حالة السكون إلى حالة النشاط.
بالإضافة إلى مجموعة من الأوراق المنشورة في إصدار خاص من مجلة Astrophysical Journal Letters ، كشف فريق Event Horizon Telescope (EHT) النقاب عن هذا الإنجاز اليوم في سلسلة من المؤتمرات الصحفية الدولية المتزامنة حول العالم.
"هذه هي الصورة الأولى لـ Sagittarius A*، الثقب الأسود فائق الكتلة في مركز مجرة درب التبانة، والذي تبلغ كتلته 4 ملايين مرة كتلة الشمس. نحن نقدم أول دليل مرئي مباشر على وجوده"، قالت سارة عيسى، عالمة الفيزياء الفلكية بجامعة هارفارد والباحثة في المركز، متحدثة في مقر المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO) في ميونيخ، ألمانيا.
قدمت النتائج أدلة دامغة على أن الجسم كان ثقبًا أسود، ووفرت أدلة قيّمة حول آلية عمل هذه النجوم العملاقة، التي يُعتقد أنها تقع في مراكز معظم المجرات. لمزيد من المعلومات حول الثقوب السوداء في مجرتنا، يُرجى الاطلاع على مقالنا المخصص للثقب الأسود في مجرة درب التبانة.
بحسب أكثر من 300 عالم من 80 مركزًا مشاركًا في الاكتشاف، يبلغ وزن الثقب الأسود العملاق حوالي 4 ملايين كتلة شمسية، ويقع في منطقة لا تتجاوز مساحتها مساحة نظامنا الشمسي، على بُعد 27.000 ألف سنة ضوئية من الأرض. ومن منظورنا، يُقارب حجمه حجم كعكة دونات على سطح القمر في السماء.
أول دليل مرئي
تُعدّ هذه الصورة لمحةً طال انتظارها عن الجسم الهائل في مركز مجرتنا. وقد رصد العلماء نجومًا تدور حول أجسام غير مرئية، صغيرة الحجم، وكبيرة جدًا في مركز مجرة درب التبانة. وهذا يُشير بقوة إلى أن الجسم السماوي Sadge A* هو ثقب أسود.
على الرغم من أننا لا نستطيع رؤية الثقب الأسود نفسه لأنه مظلم تمامًا، إلا أن الغاز المتوهج المحيط به يكشف عن سمة مميزة: منطقة مركزية مظلمة (تُسمى الظل) محاطة ببنية حلقية ساطعة. تُظهر هذه الصورة الجديدة الضوء المنحني بفعل جاذبية الثقب الأسود الهائلة. إذا كنت ترغب في معرفة المزيد عن الثقوب السوداء ووجودها، تفضل بزيارة مقالنا حول الثقوب السوداء.
قال جيفري باور، كبير علماء مشروع تلسكوب أفق الحدث (EHT) في معهد علم الفلك والفيزياء الفلكية التابع لأكاديمية سينيكا في تايبيه: "لقد فوجئنا بتطابق حجم الحلقة بشكل كبير مع تنبؤات نظرية النسبية العامة لأينشتاين. هذه الملاحظات غير المسبوقة تعزز بشكل كبير فهمنا لما يحدث في مركز مجرتنا، وتوفر رؤى جديدة حول كيفية تفاعل الثقوب السوداء فائقة الكتلة مع بيئتها ."
تتطلب مراقبة مثل هذا الجسم البعيد تلسكوبًا بحجم الأرض ، وإن كان فعليًا أو مكافئًا ، وهذا ما يمكن أن يحققه EHT. وهي تتألف من ثمانية تلسكوبات راديوية تقع في تشيلي والولايات المتحدة والمكسيك وإسبانيا والقطب الجنوبي. في الولايات المتحدة الأمريكية ، يديره المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO) وشركاء دوليون آخرون في صحراء أتاكاما في تشيلي ، في أوروبا يبرز معهد علم الفلك الراديوي الميلي (IRAM) في سييرا نيفادا (غرناطة).
رصد تلسكوب أفق الحدث (EHT) النجم القوس أ* لعدة ليالٍ متتالية، جامعًا البيانات لساعات، على غرار استخدام التعريض الطويل مع كاميرا ثابتة. ومن بين التلسكوبات الراديوية التي يتكون منها تلسكوب أفق الحدث، لعب هوائي IRAM الذي يبلغ طوله 30 مترًا دورًا حاسمًا في عمليات الرصد ، مما مكّن من الحصول على الصور الأولى. لمزيد من التفاصيل حول كيفية تكوّن الثقب الأسود ، راجع مقالنا حول هذا الموضوع.
من خلال تقنية تسمى قياس التداخل المرجعي الطويل جدًا (VLBI ، والتي تستخدم العمليات الحسابية بدلاً من العدسات) ، تم دمج الإشارات من جميع التلسكوبات الراديوية ومعالجة بياناتها بواسطة الخوارزميات وأجهزة الكمبيوتر الفائقة لإعادة بناء أفضل صورة ممكنة.
تضيف تاليا ترايانو ، الباحثة في المعهد الأندلسي للفيزياء الفلكية (IAA-CSIC): "ستسمح لنا التكنولوجيا بالحصول على صور جديدة للثقوب السوداء وحتى الأفلام".
اثنان من الثقوب السوداء متشابهة
فيما يتعلق بصورة الثقب الأسود في مجرة M87 التي التُقطت عام 2019، يتفق العلماء على أن الثقبين الأسودين متشابهان للغاية، على الرغم من أن الثقب الأسود في مجرتنا أصغر حجمًا وأقل كتلة بأكثر من ألف مرة من M87*، الذي يبلغ قطره 55 مليون سنة ضوئية . تبلغ كتلة هذا النجم العملاق 6.5 مليار كتلة شمسية، وقطره 9 مليارات كيلومتر، ما يعني أن المجموعة الشمسية بأكملها، حتى كوكب نبتون، يمكن أن تتسع داخله.
"لدينا نوعان مختلفان تمامًا من المجرات وكتلتان مختلفتان جدًا للثقوب السوداء، لكنهما تبدوان متشابهتين بشكلٍ لافتٍ للنظر قرب حواف هذه الثقوب السوداء"، هذا ما قالته سيرا ماركوف، الرئيسة المشاركة للجنة العلوم في مشروع تلسكوب أفق الحدث (EHT) وأستاذة الفيزياء الفلكية النظرية في جامعة أمستردام. يدلّ هذا على أن النسبية العامة تحكم هذه الأجسام عن قرب، وأن أي اختلافات نراها على مسافات أبعد تعود إلى اختلافات في المادة المحيطة بالثقب الأسود. إذا كنتم ترغبون في معرفة المزيد عن أكبر ثقب أسود في مجرة درب التبانة، يمكنكم الاطلاع على مقالنا حول هذا الموضوع.
كما أوضح روبرتو إمباران، الفيزيائي النظري وأستاذ معهد علم الكونيات بجامعة برشلونة، لموقع SMC Spain: "في الوقت الحالي، يمكننا القول إن التشابه بين صورة M87* لعام 2019 والصورة الحالية ناتج عن صورة SgrA*، والتي تُظهر أنه بغض النظر عن حجم الثقب الأسود، فإن البيئة الأقرب إليه متشابهة للغاية . ستُطلعنا الملاحظات المستقبلية على المزيد حول خصائص المادة المحيطة بالثقب الأسود، وسنتمكن حينها من تحديد ما إذا كان هذا الجسم هو بالفعل ما تنبأت به نظرية أينشتاين، أم أنه مجرد "مُقلّد" أو "مُحاكي" أكثر غرابة."
جونزالو جيه أولمو ، أستاذ قسم الفيزياء النظرية و IFIC للمركز الهجين التابع لجامعة فالنسيا و CSIC ، ودييجو روبيرا جارسيا ، باحث المواهب في قسم الفيزياء النظرية بجامعة كومبلوتنسي بمدريد. "على الرغم من أن هذا الجسم أكبر بألف مرة من الأجسام التي نلاحظها اليوم في مجرة درب التبانة ، فإن تشابهه مع ثقبنا الأسود" الصغير "يُظهر عمومية الفيزياء التي تصف هذه الأجسام" ، أكدوا لـ SMC Spain.
مع ذلك، تُعدّ نتائج اليوم أكثر تعقيدًا بكثير من تلك التي تم الحصول عليها مع M87*، على الرغم من أن القوس A* أقرب. اضطر الفريق إلى تطوير أدوات جديدة ومتطورة لتفسير حركة الغاز حول القوس A*. في حين أن M87* هدف أبسط وأكثر استقرارًا - إذ تبدو جميع الصور متشابهة تقريبًا - فإن القوس A* ليس كذلك.
أوضح عالم EHT تشي كوان تشان من مرصد ستيوارد وقسم علم الفلك والبيانات: "الغاز بالقرب من الثقب الأسود يتحرك بنفس السرعة ، تقريبًا مثل سرعة الضوء ، بالقرب من القوسين A * و M87 *". في جامعة أريزونا ، بينما يستغرق الغاز من أيام إلى أسابيع للدوران حول M87 * الأكبر ، فإن القوس الأصغر * A * يكمل مدارًا في غضون دقائق. "
وتابع قائلاً: "هذا يعني أن سطوع ونمط الغاز حول القوس أ* يتغير بسرعة بينما يتعاون تلسكوب أفق الحدث لرصده: إنه يشبه إلى حد ما محاولة الحصول على صورة واضحة لجرو يطارد ذيله بسرعة ".
صورة الثقب الأسود Sgr A * عبارة عن متوسط للصور المختلفة التي استخرجها الفريق ، وكشف أخيرًا عن النجم العملاق في مركز مجرة درب التبانة لأول مرة.
آمل أن تتمكن من خلال هذه المعلومات من معرفة المزيد عن الصور الملتقطة للثقب الأسود في مجرتنا.
