تُظهر الصورة الثانية لأول ثقب أسود تلتقطه البشرية على الإطلاق أن ظله يستمر لمدة عام.
تم التقاط الصورة التي تم إصدارها حديثًا للثقب الأسود الهائل في قلب المجرة ميسييه 87 (M87) بواسطة تلسكوب أفق الحدث (EHT) في 21 أبريل 2018، بعد عام و10 أيام من التقاطها لأول مرة.
تمامًا كما في الصورة الملتقطة في أبريل 2017، تُظهر هذه الصورة الثانية للثقب الأسود الهائل، المعروف باسم M87*، حلقة ذهبية متوهجة تمثل المادة التي تدور حول الثقب الأسود والتي يتم تسخينها إلى درجات حرارة شديدة. ولا يزال في قلب هذه الحلقة ظل مظلم، كما تنبأت نظرية الجاذبية التي وضعها أينشتاين عام 1915، والمعروفة باسم النسبية العامة.
وقال كييتشي أسادا، زميل أبحاث مشارك في معهد أكاديميا سينيكا لعلم الفلك والفيزياء الفلكية، في بيان: “إن أحد المتطلبات الأساسية للعلم هو أن تكون قادرًا على إعادة إنتاج النتائج”. “يعد تأكيد وجود الحلقة في مجموعة بيانات جديدة تمامًا علامة فارقة كبيرة لتعاوننا ومؤشرًا قويًا على أننا ننظر إلى ظل الثقب الأسود والمواد التي تدور حوله.”
متعلق ب: أول ثقب أسود تم تصويره على الإطلاق من قبل البشر يحتوي على مجالات مغناطيسية ملتوية والعلماء يشعرون بسعادة غامرة
وتؤكد الصورة الجديدة لهذا الثقب الأسود الهائل دقة نظرية الجاذبية هذه، والتي تتنبأ بأن عرض M87* يجب أن يظل كما هو طالما لم تتغير كتلته بشكل كبير، مما يؤكد أن نصف قطر الثقب الأسود بالفعل مرتبطة بكتلتها.
كما تؤكد الصورة حدوث بعض التغيرات في سطوع القرص، والتي ترتبط بالاضطراب في المادة حول الثقب الأسود وتغذيتها تدريجيا.
M87* في عامي 2017 و2018: ما الذي تغير وما الذي بقي على حاله؟
يقع الثقب الأسود الهائل M87* على بعد 55 مليون سنة ضوئية من الأرض في قلب المجرة M87، وتعادل كتلته حوالي 6.5 مليار شمس.
تعمل M87* على تشغيل قلب المجرة الإهليلجية النشطة والنواة المجرية المشرقة حيث تتغذى تدريجيًا على المادة المحيطة بها، وتقوم بتسخين ما لا تستهلكه باستخدام المجالات المغناطيسية القوية التي تنقل المواد إلى قطبيها قبل تفجيرها بسرعة تقارب سرعة الضوء. .
دخلت M87* التاريخ عندما تم تصويرها لأول مرة بواسطة EHT في 11 أبريل 2017. وأظهر تحليل البيانات الإضافي لصورة M87* EHT كيف تم استقطاب الضوء حول الثقب الأسود، مما أعطى تلميحات حول بنية المجالات المغناطيسية التي تطلقها الطائرات النفاثة و طبيعة الغاز الساخن، أو البلازما، المحيطة بالثقب الأسود الهائل.
تتشابه صور M87* في عامي 2017 و2018 بشكل ملحوظ، مع بقاء الحلقات الساطعة حول الثقب الأسود الهائل بنفس الحجم.
هذه ملاحظة مهمة لأنها توضح أنه نظرًا لأن كتلة هذا الثقب الأسود الهائل لم تتغير بشكل كبير، وكذلك قطر طبقته الخارجية، فإن السطح الذي يحبس الضوء يسمى أفق الحدث والذي يعمل بمثابة الحد الخارجي للثقب الأسود. فتحة. ويساعد هذا في تأكيد الاقتراح المستمد من النسبية العامة بأن قطر الثقب الأسود يعتمد على كتلته.
وقالت نيتيكا يادلابالي يورك، عالمة مختبر الدفع النفاث التابع لناسا: “إحدى الخصائص الرائعة للثقب الأسود هي أن نصف قطره يعتمد بقوة على كمية واحدة فقط: كتلته”. “بما أن M87* لا تتراكم المواد (التي من شأنها أن تزيد كتلتها) بمعدل سريع، فإن النسبية العامة تخبرنا أن نصف قطرها سيبقى دون تغيير إلى حد ما على مدى تاريخ البشرية. ومن المثير جدًا أن نرى أن بياناتنا تؤكد هذا التنبؤ.”
يتوقع العلماء أن الثقب الأسود M87* لا يراكم المادة بسرعة كافية ليصبح نموه ملحوظًا على مدار عمر الإنسان، وتساعد هذه الصورة الجديدة أيضًا في تأكيد احتمال حدوث ذلك.
ومع ذلك، هذا لا يعني أنه لم يتغير شيء بالنسبة لـ M87* بين اللقطات المقربة لـ EHT. في الصورة الجديدة، تحركت القمة الأكثر سطوعًا للحلقة حول الثقب الأسود بمقدار 30 درجة عكس اتجاه عقارب الساعة. وهذا شيء كان فريق EHT يتوقع رؤيته ويؤكد تباين المادة المضطربة حول الثقب الأسود.
وقال بريت جيتر، زميل ما بعد الدكتوراه في معهد أكاديميا سينيكا لعلم الفلك: “إن أكبر تغيير في ذروة السطوع حول الحلقة هو في الواقع شيء توقعناه عندما نشرنا النتائج الأولى في عام 2019”. “بينما تقول النسبية العامة أن حجم الحلقة يجب أن يبقى ثابتًا إلى حد ما، فإن الانبعاث من القرص المتراكم المضطرب والفوضوي حول الثقب الأسود سوف يتسبب في تمايل الجزء الأكثر سطوعًا من الحلقة حول مركز مشترك.
“إن مقدار التذبذب الذي نراه مع مرور الوقت هو شيء يمكننا استخدامه لاختبار نظرياتنا حول المجال المغناطيسي وبيئة البلازما حول الثقب الأسود.”
ما الخطوة التالية بالنسبة للثقب الأسود الهائل M87*؟
بدأت الصورة الأولى لـ M87* والتحليل المتعمق للبيانات المستخدمة في بنائها حقبة جديدة من التحقيق في الثقب الأسود، كما أعطت العلماء مختبرًا جديدًا لاختبار النسبية العامة.
كانت الخطوة التالية في هذه التحقيقات هي جمع الملاحظات المتكررة لهذا الثقب الأسود الهائل، حيث تمثل هذه الصورة الجديدة أول استخدام للبيانات التي تم جمعها من M87 * بعد عام 2017 بواسطة EHT.
تم تقديم المساعدة لـ EHT لجمع صور جديدة ومحسنة لـ M87* في عام 2018، بعد خمسة أشهر من اكتمال بنائه في الدائرة القطبية الشمالية، انضم تلسكوب غرينلاند إلى الهوائيات الأخرى في المصفوفة التي تشكل هذا التلسكوب بحجم الأرض. أدى هذا إلى تحسين دقة صورة EHT وتغطيتها للسماء، خاصة من الشمال إلى الجنوب.
أتاحت الملاحظات المتكررة لـ M87* أيضًا استخدام EHT لاختبار التطورات المتطورة في تقنية فلكية تسمى قياس التداخل الراديوي عالي التردد وتقنيات التصوير والنمذجة المستقلة.
وقال روهان داهالي، مرشح الدكتوراه في معهد الفيزياء الفلكية في الأندلس: “إن إدراج تلسكوب جرينلاند في مجموعتنا قد ملأ فجوات حرجة في تلسكوبنا بحجم الأرض”. “إن إدراج تلسكوب جرينلاند في مصفوفتنا قد ملأ فجوات حرجة في تلسكوبنا بحجم الأرض.”
قصص ذات الصلة:
– هذا الثقب الأسود الهائل هو الأبعد على الإطلاق في الأشعة السينية
– يلتقط علماء الفلك أول صورة مباشرة على الإطلاق لثقب أسود يطلق نفاثًا قويًا (صورة، فيديو)
– اكتشف تلسكوب جيمس ويب الفضائي أقدم وأبعد ثقب أسود على الإطلاق
واصل فريق EHT مراقبة M87* بعد عام 2018، مع إجراء المزيد من الملاحظات في عامي 2021 و2022، ومع المراقبة التالية لـ M87* بواسطة EHT المخطط لها في النصف الأول من هذا العام.
الشيء الوحيد الذي يأمل علماء الفلك رؤيته في عمليات الرصد بعد عام 2018 هو تدفق المواد الخارجة من M87*، وهو شيء لم تكن مصفوفة EHT متقدمة بما يكفي لرؤيته قبل 6 سنوات.
وخلص داهالي إلى أن “ملاحظات 2021 و2022 و2024 القادمة تشهد تحسينات في المصفوفة، مما يزيد من حماسنا لدفع حدود الفيزياء الفلكية للثقوب السوداء”.
تم نشر بحث الفريق والصور الجديدة لـ M87* في مجلة علم الفلك والفيزياء الفلكية.