قبل ثلاث سنوات ، فاجأ المجتمع العلمي لـ Event Horizon Telescope (EHT) العالم بأول صورة لثقب أسود تم التقاطها في المجرة المجاورة M87. الآن ، أظهر نفس الفريق لأول مرة دليلًا مرئيًا مباشرًا على بالصورة الأولى للثقب الأسود في مجرتنا، باستخدام الملاحظات 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 Sagittarius A * ، مصدر إشعاع شديد التغير يتغير باستمرار. استخدم العلماء الخوارزميات لسنوات لإعادة بناء تطورها بمرور الوقت كما لو كان "فيلمًا" ، ولكن لقد نجحوا الآن وقدموا صورهم الثابتة.
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 للقوس A * ، الثقب الأسود الهائل في وسط مجرة درب التبانة ، وهو أكبر بـ 4 ملايين مرة من كتلة الشمس. قالت سارة عيسىون ، عالمة الفيزياء الفلكية بجامعة هارفارد ، وهي زميلة أبحاث في المركز ، متحدثة في مقر المرصد الأوروبي الجنوبي (ESO) في ميونيخ ، ألمانيا: "إننا نقدم أول دليل مرئي مباشر على وجودها".
قدمت النتائج أدلة دامغة على أن الجسم كان عبارة عن ثقب أسود وقدمت أدلة قيمة حول طريقة عمل هذه النجوم العملاقة ، والتي يُعتقد أنها تقع في مركز معظم المجرات.
وفقًا لأكثر من 300 عالم من 80 مركزًا مشاركًا في الاكتشاف ، فإن الثقب العملاق "يزن" حوالي 4 ملايين كتلة شمسية ، في منطقة لا تزيد عن نظامنا الشمسي ، 27.000 سنة ضوئية من كوكبنا. من وجهة نظرنا ، إنه بحجم كعكة دونات على سطح القمر في السماء.
أول دليل مرئي
الصورة عبارة عن نظرة طال انتظارها على جسم ضخم في مركز مجرتنا. لقد رأى العلماء نجوم تدور حول بعض الأجسام الكبيرة جدًا والمضغوطة وغير المرئية في وسط مجرة درب التبانة. يشير هذا بقوة إلى أن الجسم السماوي Sadge A * هو ثقب أسود.
على الرغم من أننا لا نستطيع رؤية الثقب الأسود نفسه لأنه مظلم تمامًا ، فإن الغاز المتوهج المحيط به يكشف عن ميزة مميزة: منطقة مركزية مظلمة (تسمى الظل) محاطة بهيكل دائري لامع. المنظر الجديد يلتقط الضوء المنحني بفعل الجاذبية القوية للثقب الأسود.
قال جيفري باور ، كبير العلماء في مشروع EHT في معهد علم الفلك والفيزياء الفلكية ، أكاديميا سينيكا ، تايبيه: "لقد فوجئنا بأن حجم الخاتم يطابق توقعات نظرية النسبية العامة لأينشتاين جيدًا". "هذه الملاحظات غير المسبوقة تحسن بشكل كبير فهمنا لما يحدث في مركز مجرتنا و تقدم رؤى جديدة حول كيفية تفاعل الثقوب السوداء العملاقة 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).
لاحظ EHT القوس A * لعدة ليال متتالية ، وجمع البيانات لساعات ، على غرار استخدام التعريضات الطويلة على الكاميرا الثابتة. من بين التلسكوبات الراديوية التي يتألف منها EHT ، هوائي IRAM الخاص بـ لعبت 30 مترا دورا حاسما في الملاحظات، مما يسمح بالحصول على الصور الأولى.
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 المجرة M87 التي تم التقاطها في عام 2019 ، يتفق العلماء على أن الثقبين الأسودين متشابهان للغاية ، على الرغم من وجود الثقب الأسود في مجرتنا. إنه أصغر بأكثر من 1000 مرة وأقل كتلة من M87 * ، التي تبعد 55 مليون سنة ضوئية. يبلغ حجم النجم العملاق 6.500 مليار شمس ويبلغ قطره 9.000 مليارات كيلومتر ، مما يعني أن النظام الشمسي حتى نبتون سيدخله.
قالت سيرا ماركوف ، الرئيسة المشاركة للجنة العلوم EHT وأستاذة الفيزياء الفلكية النظرية: "لدينا نوعان مختلفان تمامًا من المجرات وكتلتان مختلفتان تمامًا من الثقوب السوداء ، ولكن بالقرب من حواف هذه الثقوب السوداء ، تبدو متشابهة بشكل مدهش". في جامعة أمستردام. يخبرنا هذا أن النسبية العامة تحكم هذه الأشياء عن قرب ، وأن أي اختلافات نراها بعيدًا ترجع إلى الاختلافات في المادة المحيطة بالثقب الأسود. »
هذه هي الطريقة التي يشرح بها روبرتو إمباران ، الفيزيائي النظري وأستاذ ICREA في معهد علم الكونيات بجامعة برشلونة ، لـ SMC إسبانيا: "في الوقت الحالي ، يمكننا القول أن التشابه بين صورة M87 * من عام 2019 و تأتي الصورة الحالية من SgrA * والذي يوضح أنه بغض النظر عن حجم الثقب الأسود ، البيئة الأقرب للثقب الأسود متشابهة جدًا. ستخبرنا الملاحظات المستقبلية المزيد عن خصائص المادة المحيطة بالثقب الأسود ، وقد نتمكن من معرفة ما إذا كان الجسم هو حقًا ما تنبأت به نظرية أينشتاين ، أو "دجال" أو "مقلد" 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.
ومع ذلك ، فإن نتائج اليوم أصعب بكثير من M87 * ، على الرغم من أن القوس A * أقرب. كان على الفريق تطوير أدوات جديدة متطورة لشرح حركة الغاز حول Sgr A *. في حين أن M87 * هي عدسة أبسط وأكثر استقرارًا ، إلا أن جميع الصور تقريبًا تبدو متشابهة ، لكن Sgr A * ليست 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. "
"هذا يعني أن سطوع ونمط الغاز حول القوس A * يتغيران بسرعة حيث تتعاون EHT لمراقبته: إنها تشبه إلى حد ما محاولة الحصول على صورة واضحة لجرو يطارد ذيله بسرعةهو أكمل.
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.