نظرًا لقرص الغاز المضطرب الذي يدور حول ثقب أسود من الجانب تقريبًا ، يكتسب مظهرًا مجنونًا مزدوج الحدبة. تغير الجاذبية الشديدة للثقب الأسود مسارات الضوء القادم من أجزاء مختلفة من القرص ، مما ينتج عنه صورة مشوهة. يعيد مجال الجاذبية الشديد للثقب الأسود توجيه الضوء القادم من أجزاء مختلفة من القرص ويشوهه ، لكن ما نراه بالضبط يعتمد على زاوية الرؤية لدينا. يحدث التشويه الأكثر أهمية عند عرض النظام عند الحواف تقريبًا. الائتمان: ناسا مركز جودارد لرحلات الفضاء / جيريمي شنيتمان
في عام 1916 ، وضع ألبرت أينشتاين اللمسات الأخيرة على نظريته في النسبية العامة ، وهي رحلة بدأت في عام 1905 بمحاولاته التوفيق بين نظريات نيوتن عن الجاذبية وقوانين الكهرومغناطيسية. عند اكتمالها ، قدمت نظرية أينشتاين وصفًا موحدًا للجاذبية باعتبارها خاصية هندسية للكون ، حيث تغير الأجسام الضخمة انحناء الزمكان ، مما يؤثر على كل شيء من حولها.
بالإضافة إلى ذلك ، تنبأت معادلات أينشتاين الميدانية بوجود ثقوب سوداء ، وهي أجسام ضخمة جدًا لدرجة أنه حتى الضوء لا يستطيع الهروب من أسطحها. تتنبأ GR أيضًا بأن الثقوب السوداء ستحني الضوء في جوارها ، وهو تأثير يمكن أن يستخدمه علماء الفلك لرصد الأجسام على مسافة أبعد. باستخدام هذه التقنية ، حقق فريق دولي من العلماء إنجازًا غير مسبوق من خلال مراقبة الضوء الناجم عن وهج الأشعة السينية الذي حدث خلف ثقب أسود.
قاد الفريق الدكتور دان ويلكينز ، عالم الفيزياء الفلكية في معهد كافلي للفيزياء الفلكية والجسيمات وعلم الكونيات بجامعة ستانفورد وأحد علماء الفيزياء الفلكية. ناسا زميل آينشتاين. وانضم إليه باحثون من جامعة سانت ماري في هاليفاكس ، نوفا سكوشا. معهد الجاذبية والكون في جامعة ولاية بنسلفانيا والمعهد الهولندي لأبحاث الفضاء SRON.
رسم توضيحي لصدى الضوء خلف ثقب أسود. الائتمان: ESA
باستخدام التلسكوبات الفضائية XMM-Newton التابعة لـ ESA و NuSTAR التابع لناسا ، لاحظ ويلكنز وفريقه توهجات من ضوء الأشعة السينية من حول كتلة فائقة الكتلة. الثقب الأسود (SMBH) تقع في مركز I Zwicky 1 – مجرة حلزونية تبعد 1800 سنة ضوئية عن الأرض. لم يتوقع علماء الفلك رؤية هذا ، ولكن نظرًا للخطورة الشديدة لـ SMBH (الذي ينشأ من 10 ملايين كتلة شمسية) ، فإن التوهجات القادمة من خلفه أصبحت مرئية بواسطة XMM-Newton و NuSTAR.
تم الاكتشاف خلال تحقيق مصمم لمعرفة المزيد عن ضوء الأشعة السينية اللامع والغامض الذي يحيط بأفق حدث الثقب الأسود. ويعتقد أن هذا “التاج” (كما يطلق عليه) هو نتيجة سقوط الغاز باستمرار في الثقب الأسود وتشكيل قرص دوار حوله. عندما يتم تسريع الحلقة لتقترب من سرعة الضوء ، يتم تسخينها إلى ملايين الدرجات وتولد مجالات مغناطيسية تلتف إلى عقد.
في نهاية المطاف ، تلتف هذه الحقول إلى النقطة التي تتفكك فيها وتطلق كل الطاقة المخزنة في الداخل. ثم يتم نقل هذه الطاقة إلى مادة القرص المحيطة ، والتي تنتج “تاج” إلكترونات الأشعة السينية عالية الطاقة. كانت مشاعل الأشعة السينية مرئية لأول مرة لويلكينز وفريقه على شكل أصداء ضوئية ، والتي انعكست بواسطة جزيئات الغاز المتراكمة على وجه الثقب الأسود.
في هذه الحالة ، كان توهج الأشعة السينية المرصود ساطعًا لدرجة أن بعض الأشعة السينية أضاءت على قرص الغاز الذي يسقط في الثقب الأسود. عندما خفت التوهجات ، التقطت التلسكوبات صواعق برق أضعف ، والتي كانت أصداءً للشعلات التي ترتد من الغاز خلف الثقب الأسود. انعكس الضوء المنبعث من هذه الومضات بفعل الجاذبية الشديدة للثقب الأسود وأصبح مرئيًا للتلسكوبات ، ولكن مع تأخير طفيف.
يُظهر هذا الرسم التوضيحي مهمة XMM-Newton X-ray ، وهو أكبر قمر صناعي علمي تم إنشاؤه بواسطة وكالة الفضاء الأوروبية (ESA) حتى الآن ، في مدار حول الأرض. الائتمان: ESA / D. دوكروس
كان الفريق قادرًا على تحديد مصدر ومضات الأشعة السينية بناءً على “ألوان” الضوء المحددة (الطول الموجي المحدد لها) المنبعثة. تم تغيير ألوان الأشعة السينية القادمة من الجانب الآخر من الثقب الأسود بشكل طفيف بسبب بيئة الجاذبية الشديدة. أضف إلى ذلك حقيقة أن أصداء الأشعة السينية تُرى في أوقات مختلفة اعتمادًا على مكان انعكاسها على القرص ، فهي تحتوي على الكثير من المعلومات حول ما يجري حول الثقب الأسود.
نتيجة لذلك ، لم تؤكد هذه الملاحظات السلوك الذي تنبأت به النسبية العامة فحسب ، بل سمحت أيضًا للفريق بدراسة العمليات وراء الثقب الأسود لأول مرة. في المستقبل القريب ، يريد ويلكنز وفريقه استخدام هذه التقنية لإنشاء خريطة ثلاثية الأبعاد لبيئة الثقب الأسود والتحقيق في ألغاز الثقب الأسود الأخرى. على سبيل المثال ، يريد ويلكنز وزملاؤه حل لغز كيفية إنتاج التاج لمثل هذه التوهجات الرائعة للأشعة السينية.
ستستمر هذه المهام في الاعتماد على تلسكوب XMM-Newton الفضائي ، بالإضافة إلى مرصد الأشعة السينية من الجيل التالي الذي توفره وكالة الفضاء الأوروبية ، والمعروف باسم التلسكوب المتقدم للفيزياء الفلكية عالية الطاقة (ATHENA). تعد هذه التلسكوبات الفضائية وغيرها من التلسكوبات الأخرى المقرر إطلاقها في السنوات القادمة بالكشف عن المزيد عن أجزاء الكون التي لا يمكننا رؤيتها وإلقاء الضوء على أسراره العديدة.
نُشر في الأصل في الكون اليوم.
