ثقب أسود ضخم مع نفاثة للأشعة السينية Credit: NASA / CXC / M. Weiss
مزيد من التأكيد على نظرية النسبية العامة لأينشتاين.
تقع مجرة Messier 87 (M87) على بعد 55 مليون سنة ضوئية من الأرض في كوكبة العذراء. إنها مجرة عملاقة بها 12000 عنقود كروي ، مما يجعلها درب التبانةتبدو المجموعات الكروية الـ 200 متواضعة بالمقارنة. أ الثقب الأسود من ستة مليارات ونصف كتلة شمسية يتم استضافتها في مركز M87. إنه أول ثقب أسود توجد له صورة ، تم إنشاؤه في عام 2019 بواسطة التعاون البحثي الدولي Event Horizon Telescope.
يطلق هذا الثقب الأسود (M87 *) نفاثة من بلازما بالقرب من سرعة الضوء ، ما يسمى بالطائرة النسبية ، بمقياس 6000 سنة ضوئية. من المحتمل أن تأتي الطاقة الهائلة المطلوبة لتشغيل هذه الطائرة من قوة الجاذبية للثقب الأسود ، ولكن كيف يحدث مثل هذا النفاث وما يحافظ عليه مستقرًا على مسافة هائلة لم يتم فهمه بالكامل بعد.
يتوافق النموذج النظري (النظرية) والملاحظات الفلكية (المراقبة) لموقع إطلاق الطائرة النفاثة النسبية M87 بشكل جيد للغاية. الائتمان: أليخاندرو كروز أوسوريو
يجذب الثقب الأسود M87 * مادة تدور في قرص في مدارات أصغر وأصغر حتى يبتلعها الثقب الأسود. تم إطلاق الطائرة النفاثة من مركز قرص التنامي المحيط بـ M87 ، وصمم الفيزيائيون النظريون في جامعة جوته ، جنبًا إلى جنب مع علماء من أوروبا والولايات المتحدة والصين ، هذه المنطقة بالتفصيل.
لقد استخدموا عمليات محاكاة حاسوبية عملاقة ثلاثية الأبعاد معقدة للغاية تستخدم المقدار المذهل من مليون ساعة من وحدة المعالجة المركزية لكل محاكاة ، وكان عليهم حل معادلات ألبرت أينشتاين للنسبية العامة ، ومعادلات جيمس ماكسويل للكهرومغناطيسية ، ومعادلات ليونارد أويلر لديناميكيات السوائل.
على طول خطوط المجال المغناطيسي ، تتسارع الجسيمات بكفاءة عالية بحيث تشكل طائرة بمقاييس 6000 سنة ضوئية في حالة M87. الائتمان: أليخاندرو كروز أوسوريو
كانت النتيجة نموذجًا تتطابق فيه القيم المحسوبة لدرجات الحرارة وكثافة المواد والمجالات المغناطيسية بشكل جيد مع ما يتم استنتاجه من الملاحظات الفلكية. على هذا الأساس ، تمكن العلماء من تتبع الحركة المعقدة للفوتونات في الزمكان المنحني للمنطقة الأعمق من الطائرة وترجمتها إلى صور راديو. ثم تمكنوا من مقارنة هذه الصور على غرار الكمبيوتر مع الملاحظات التي تم إجراؤها باستخدام العديد من التلسكوبات الراديوية والأقمار الصناعية على مدى العقود الثلاثة الماضية.
يعلق الدكتور أليخاندرو كروز أوسوريو ، المؤلف الرئيسي للدراسة ، قائلاً: “يتوافق نموذجنا النظري للانبعاث الكهرومغناطيسي والتشكل النفاث لـ M87 بشكل مدهش مع الملاحظات في أطياف الراديو والبصرية والأشعة تحت الحمراء. يخبرنا هذا أن الثقب الأسود فائق الكتلة M87 * من المحتمل أن يدور بقوة وأن البلازما ممغنطة بقوة في الطائرة ، مما يسرع الجسيمات على نطاق آلاف السنين الضوئية.
يلاحظ البروفيسور لوتشيانو ريزولا ، من معهد الفيزياء النظرية بجامعة جوته في فرانكفورت: “حقيقة أن الصور التي حسبناها قريبة جدًا من الملاحظات الفلكية هي تأكيد مهم آخر على أن نظرية النسبية العامة لأينشتاين هي الأكثر دقة وطبيعية شرح لوجود ثقوب سوداء فائقة الكتلة في مركز المجرات. بينما لا يزال هناك مجال لتفسيرات بديلة ، فإن نتائج دراستنا جعلت هذه الغرفة أصغر بكثير.
المرجع: “أحدث النماذج النشطة والمورفولوجية لموقع الإطلاق النفاث M87” بقلم أليخاندرو كروز أوسوريو ، وكريستيان إم فروم ، ويوسوكي ميزونو ، وأنطونيوس ناثانيل ، وزيري يونسي ، وأوليفر بورث ، وجوردي دافيلار ، وهاينو فالك ، مايكل كرامر ولوسيانو ريزولا ، 4 نوفمبر 2021 ، علم فلك الطبيعة.
DOI: 10.1038 / s41550-021-01506-w
