توفر الصور الجديدة للحفرة السوداء الأكثر روعة في الكون نظرة ثاقبة للسلوك الغامض للثقب الأسود.
لأول مرة ، ننظر إلى مصدر تدفق هائل من البلازما في الفضاء من حافة الثقب الأسود الهائل M87 *. إنها أيضًا المرة الأولى التي نرى فيها ظل ثقب أسود ونفاثه معًا في نفس الصورة ، وهو منظر من شأنه أن يساعد علماء الفلك على فهم كيفية إنشاء هذه التدفقات العملاقة من البلازما.
“نحن نعلم أن النفاثات تنطلق من المنطقة المحيطة بالثقوب السوداء ،” يقول عالم الفلك رو سين لو من مرصد شنغهاي الفلكي في الصين ، “لكننا ما زلنا لا نفهم تمامًا كيف يحدث هذا بالفعل. لدراسة هذا مباشرة ، نحتاج إلى مراقبة أصل الطائرة بالقرب من الثقب الأسود قدر الإمكان.”
تشتهر الثقوب السوداء ، كما نعلم جميعًا ، بأنها لا تصدر أي شيء يمكننا اكتشافه. إنها كثيفة لدرجة أن الزمكان يلتوي بشكل فعال في كرة مغلقة حولها ، لذلك لا توجد سرعة في الكون كافية للوصول إلى سرعة الهروب. لكن الفضاء خارج حدود هذه الكرة – ما نسميه أفق الحدث – هو مسألة أخرى.
هذه منطقة متطرفة حيث تسود الجاذبية. يتم القبض على أي مادة قريبة في فخها ، وتدور في قرص من المواد التي تصب في الثقب الأسود مثل الماء عبر المجاري. يؤدي الاحتكاك والجاذبية إلى تسخين هذه المادة ، مما يؤدي إلى توهجها ؛ هذا ما رأيناه في الصورة الشهيرة الآن لـ M87 * التي نُشرت لأول مرة في عام 2019 ، من البيانات التي تم جمعها في عام 2017 بواسطة Event Horizon Telescope (ISE) التعاونيه.
ولكن لا يتم رسم كل المواد حتمًا إلى ما وراء أفق الحدث. يقوم البعض بقشط الحافة قبل إطلاقها في الفضاء من المناطق القطبية للثقب الأسود ، وتشكيل نفاثات يمكنها السفر بنسبة كبيرة من سرعة الضوء وتخترق مسافات كبيرة عبر الفضاء بين النجوم.
يعتقد علماء الفلك أن هذه المادة تنحرف عن الحافة الداخلية للقرص على طول خطوط المجال المغناطيسي خارج أفق الحدث. تعمل خطوط المجال المغناطيسي هذه على تسريع الجسيمات بحيث يتم إطلاقها بسرعة عالية في الفضاء عندما تصل إلى القطبين.
هذه هي الخطوط العريضة. من الصعب تحديد التفاصيل. نحن نعلم أن M87 * لديه لفة تصل 100،000 سنة ضوئية في الأطوال الموجية الراديوية ، تقريبًا قطر مجرتنا. لذلك في عام 2018 ، استخدم علماء الفلك تلسكوبات راديوية قوية معًا لتشكيل مصفوفة mm-VLBI العالمية (GMVA) لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم التقاط المنطقة التي تم إطلاق الطائرات منها بالتفصيل. جمعت البيانات بطول موجي أطول من EHT ، كاشفة عن معلومات مختلفة.
“تمت ملاحظة M87 لعقود عديدة ، وقبل 100 عام كنا نعلم أن الطائرة كانت موجودة ، لكن لم نتمكن من وضعها في سياقها ،” لو يقول. “باستخدام GMVA ، بما في ذلك الأدوات المبكرة من NRAO و GBO ، نلاحظ ترددًا أقل ، لذلك نرى المزيد من التفاصيل – والآن نعلم أن هناك المزيد من التفاصيل التي يمكن رؤيتها.”
يقع Galaxy M87 على بعد حوالي 55 مليون سنة ضوئية ويستضيف ثقبًا أسود هائلًا تبلغ كتلته حوالي 6.5 مليار مرة كتلة الشمس ، حيث تتراكم بنشاط المواد من قرص حوله. أظهرت الصورة الملتقطة بواسطة EHT ، لأول مرة ، ظل هذا الثقب الأسود – منطقة مظلمة في وسط حلقة متوهجة من المادة ، مشوهة بانحناء الجاذبية للزمكان.
تُظهر الصورة الجديدة مساحة أكبر من صورة EHT. يكشف أن مدى البلازما حول M87 * أكبر بكثير مما نراه في صورة EHT ، بالإضافة إلى مصدر الطائرة.
“كشف تصوير EHT الأصلي عن جزء فقط من قرص التراكم المحيط بمركز الثقب الأسود. وبتغيير أطوال موجات المراقبة من 1.3 ملم إلى 3.5 ملم ، يمكننا رؤية المزيد من قرص التراكم ، والآن الطائرة النفاثة ، في نفس الوقت. ” يقول عالم الفلك توني مينتر المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي. “كشف هذا أن الحلقة حول الثقب الأسود أكبر بنسبة 50٪ مما كنا نظن سابقًا.”
كشفت الصورة الجديدة أيضًا عن معلومات جديدة حول كيفية إطلاق الطائرة من منطقة الفضاء حول الثقب الأسود ، بدعوى أن خطوط المجال المغناطيسي تلعب بالفعل دورًا مهمًا في إزالة المواد التي سيتم إطلاقها في شكل نفاثات.
لكنهم لا يتصرفون بمفردهم. أ ريح شديدة ينبعث من القرص نفسه ، مدعومًا بضغط الإشعاع. تظهر الصورة أن هذه الرياح تساهم في إنشاء طائرة M87.
إنه اختراق كبير جدًا في علم الثقب الأسود ، لكن الباحثين لم ينتهوا منه. هناك الكثير مما يمكن رؤيته عبر طيف الراديو ، وقد أثبت M87 * قدرته على تقديمه.
“نخطط لرصد المنطقة المحيطة بالثقب الأسود في مركز M87 بأطوال موجات راديوية مختلفة لمزيد من الدراسة للانبعاثات الصادرة من الطائرة” ، يقول عالم الفلك إدواردو روس من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي في ألمانيا. “ستكون السنوات القادمة مثيرة لأننا نتعلم المزيد حول ما يحدث بالقرب من واحدة من أكثر المناطق غموضًا في الكون.”
تم نشر البحث في طبيعة.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”