يوجد ثقب أسود هائل لا يمكن تصوره تقريبًا في قلب مجرة درب التبانة. يطلق عليه اسم الثقب الأسود الفائق (SMBH) ، ويعتقد علماء الفلك أن جميع المجرات الضخمة تقريبًا بها واحدة في مركزها. لكن بالطبع ، لم ير أحد من قبل (نوعًا ما ، المزيد عن ذلك لاحقًا): كل هذا يعتمد على أدلة أخرى غير الملاحظة المباشرة.
يُطلق على SMBH التابع لمجرة درب التبانة اسم القوس A * (Sgr. A *) وهو أكبر بنحو 4 ملايين مرة من كتلة الشمس. يعرف العلماء أنه موجود لأنه يمكننا ملاحظة تأثيره على المادة التي تقترب جدًا منها. الآن ، لدينا واحدة من أفضل وجهات النظر لدينا حتى الآن من Sgr. * بفضل فريق من العلماء استخدم تقنية تسمى قياس التداخل .
كما الرقيب. تجذب الجاذبية القوية لـ * الغاز والغبار باتجاهها ، ويدور الغاز والغبار حول الفتحة. تُشع كمية هائلة من الطاقة بطريقة ما ، والتي يستطيع علماء الفلك رؤيتها. لكن علماء الفلك ليسوا متأكدين تمامًا مما يطلق هذه الطاقة. هل يأتي من مادة الدوامات؟ أم أنها قادمة من نفاثات مواد تنطلق بعيدًا عن الحفرة؟
'لقد نوقش مصدر الإشعاع من Sgr A * لعقود.'
مايكل جونسون من مركز الفيزياء الفلكية | هارفارد وسميثسونيان (CfA)
يقول مايكل جونسون من مركز الفيزياء الفلكية: 'لقد نوقش مصدر الإشعاع من Sgr A * لعقود من الزمن' | هارفارد وسميثسونيان (CfA). تتنبأ بعض النماذج بأن الإشعاع يأتي من قرص المادة التي يبتلعها الثقب الأسود ، بينما يعزوها البعض الآخر إلى تدفق المواد بعيدًا عن الثقب الأسود. بدون رؤية أوضح للثقب الأسود ، لا يمكننا استبعاد أي من الاحتمالين '.
انطباع فنان عن قرص التراكم حول الثقب الأسود الهائل الذي يمد مجرة نشطة بالطاقة. يريد علماء الفلك معرفة ما إذا كانت الطاقة المنبعثة من الثقب الأسود الهائل في مجرتنا ناتجة عن نفاثات من المواد تنطلق بعيدًا عن الثقب ، أو بسبب قرص تراكم المواد الملتفة بالقرب من الثقب. الائتمان: ناسا / دانا بيري ، SkyWorks Digital
لذا فإن فهم الثقوب السوداء يعني أن علماء الفلك بحاجة إلى رؤية منطقة الثقب بشكل أكثر وضوحًا. لكن الأحداث في Sgr. A * تحجبه سحب متكتلة من الإلكترونات بيننا وبين مركز المجرة. وهذه الغيوم ضبابية وتشوه رؤيتنا للثقب الأسود.
نجح فريق من علماء الفلك في البحث من خلال هذه السحب الإلكترونية لمعرفة ما يجري في Sgr بشكل أوضح. أ*. يقود الفريق
طالبة الدكتوراه في جامعة رادبود سارة عيسى ، وللتعرف على الرقيب. بالقرب من A * ، فقد اعتمدوا على تقنية تسمى قياس التداخل طويل جدًا (VLBI).
النتيجة؟ إحدى أوضح صورنا حتى الآن لما يجري في الثقب الأسود الهائل في مجرتنا.
مصفوفة Global Millimeter VLBI Array ، التي انضمت إليها ALMA. الائتمان: S. Issaoun، Radboud University / D. Pesce، CfA
قياس التداخل هو تقنية تسخير تلسكوبات متعددة معًا لتصوير كائن بعيد بشكل أكثر فعالية. كلما كانت النطاقات متباعدة ، كلما زاد طول الخط الأساسي وزادت الفتحة الفعالة. باستخدام VLBI ، المستخدم في هذا البحث ، تمتد التلسكوبات الفردية حول العالم ، مما يخلق نوعًا هائلاً من التلسكوب الافتراضي.
لكن كانت هناك مقاييس تداخل أخرى ، ولم يروا Sgr. أ * هذا واضح. حقق الفريق الذي يقف وراء هذه الدراسة تقدمًا آخر في قياس التداخل. جهزوا الأقوياء روح (Atacama Large Millimeter Array) في تشيلي مع إلكترونيات جديدة ، يُطلق عليها نظام التدرج. سمح ذلك لـ ALMA ، وهو مقياس تداخل بالفعل ، بالانضمام إلى شبكة من 12 تلسكوبًا آخر يسمى GMVA (مصفوفة عالمية 3 مم VLBI). كما يقول الاسم ، يعد GMVA بالفعل مقياس تداخل أساسي طويل جدًا. لذا فإن الانضمام إلى GMVA مع ALMA يخلق نوعًا من Super VLBI.
'... نحن ننظر إلى هذا الوحش من وجهة نظر خاصة جدًا.'
هينو فالك ، أستاذ علم الفلك الراديوي بجامعة رادبود.
'ALMA نفسها عبارة عن مجموعة من أكثر من 50 طبق راديو. يتمثل سحر نظام ALMA المرحلي الجديد في السماح لجميع هذه الأطباق بالعمل كتلسكوب واحد ، والذي يتمتع بحساسية طبق واحد يزيد عرضه عن 75 مترًا. هذه الحساسية ، وموقعها في أعالي جبال الأنديز ، تجعلها مثالية لهذه الدراسة Sgr A * ، كما يقول Shep Doeleman من CfA ، الذي كان الباحث الرئيسي في مشروع ALMA التدريجي.
تشرح ليندي بلاكبيرن ، عالمة الفلك الراديوي في CfA ، أن 'الاختراق في جودة الصورة جاء من عاملين'. 'من خلال المراقبة على الترددات العالية ، كان تلف الصورة من المواد البينجمية أقل أهمية ، وعن طريق إضافة ALMA ، ضاعفنا قوة التحليل لأداتنا.'
أعلى اليسار: محاكاة Sgr A * عند 86 جيجاهرتز بدون تشتت بين النجوم. أعلى اليمين: محاكاة بالانتثار بين النجوم. أسفل اليمين: صورة مرصودة لـ Sgr A *. أسفل اليسار: صورة مرصودة لـ Sgr A * بعد إزالة تأثيرات التشتت بين النجوم. الائتمان: S. Issaoun، M. Mo؟ cibrodzka، Radboud University / M. D. Johnson، CfA
إذن ما الذي تعلمه العلماء من هذا الابتكار؟ كيف ساعدتهم هذه الصور المتفوقة على فهم ثقبنا الأسود الهائل ، Sgr. أ*؟
تُظهر الصور الجديدة أن الإشعاع الصادر من Sgr A * له شكل متماثل وهو أصغر من المتوقع - يمتد فقط 300 مليون من الدرجة. يوضح إيسسون ، الذي اختبر محاكاة الكمبيوتر مقابل الصور ، 'قد يشير هذا إلى أن البث اللاسلكي يتم إنتاجه في قرص غاز متدفق وليس بواسطة نفاثة راديوية'. ومع ذلك ، فإن هذا سيجعل Sgr A * استثناءً مقارنة بالثقوب السوداء الباعثة للراديو الأخرى. قد يكون البديل هو أن النفاثة اللاسلكية تتجه نحونا بشكل مباشر تقريبًا '.
هناك الكثير من الجدل حول الطاقة التي يشعها الرقيب. A * ، وما إذا كان ناتجًا عن الدوران ، أو مادة ساخنة في قرص التراكم ، أو من نفاثات المواد الموجهة بعيدًا عن الحفرة. قد يعتمد على وجهة نظرنا.
يُظهر مفهوم هذا الفنان ثقبًا أسود 'تغذية' أو نشطًا فائق الكتلة مع تدفق نفاث إلى الخارج بسرعة تقارب سرعة الضوء. غالبًا ما توجد مثل هذه الثقوب السوداء النشطة في قلوب المجرات الإهليلجية. إذا حدث أن تألق نفاث على الأرض ، فإن الجسم يسمى بلازار. رصيد الصورة: NASA / JPL-Caltech
مشرف إيسسون هو هينو فالك ، أستاذ علم الفلك الراديوي في جامعة رادبود. فوجئ فالك بهذه النتيجة ، وفي العام الماضي ، كان فالك سيعتبر هذا النموذج النفاث الجديد غير قابل للتصديق. ولكن في الآونة الأخيرة توصلت مجموعة أخرى من الباحثين إلى استنتاج مماثل باستخدام ESO مقياس تداخل تلسكوب كبير جدًا التلسكوبات البصرية وتقنية مستقلة. ويختتم فالكه قائلاً: 'ربما يكون هذا صحيحًا بعد كل شيء ، ونحن ننظر إلى هذا الوحش من وجهة نظر خاصة جدًا.'
علماء الفلك لم ينتهوا من الرقيب. أ * حتى الآن. إنهم يخططون للحصول على نظرة أفضل وأفضل للثقب الأسود الهائل. يعود تاريخ الملاحظات الأولى لـ Sgr A * عند 86 جيجا هرتز إلى 26 عامًا ، مع عدد قليل من التلسكوبات. على مر السنين ، تحسنت جودة البيانات بشكل مطرد مع انضمام المزيد من التلسكوبات ، 'كما يقول جيه أنتون زونسوس ، مدير معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي.
التالي هو تلسكوب أفق الحدث .
EHT هو تعاون دولي مصمم للتحقيق في المحيط المباشر للثقب الأسود. إنه ليس تلسكوبًا واحدًا ، ولكنه نظام مرتبط من التلسكوبات الراديوية في جميع أنحاء العالم تعمل جميعها معًا باستخدام قياس التداخل. من خلال قياس الطاقة الكهرومغناطيسية من المنطقة المحيطة بالثقب الأسود بأطباق راديو متعددة في مواقع متعددة ، يمكن اشتقاق بعض خصائص المصدر.
أمضى علماء الفلك فترة أربع سنوات في استخدام EHT لدراسة الثقوب السوداء الهائلة Sgr. أ*. انتهت تلك الفترة في أبريل 2017 ، لكن فريقًا من 200 عالم ومهندس لا يزال يعمل على البيانات. حتى الآن ، أصدروا فقط صورة نموذج كمبيوتر لما يأملون في رؤيته.
يأمل الباحثون الذين يستخدمون Event Horizon Telescope في إنشاء صور مثل هذه للثقب الأسود الهائل Sag. أفق الحدث أ. حقوق الصورة: EHT.
مايكل جونسون متفائل. 'إذا حقق ALMA نفس النجاح في الانضمام إلى Event Horizon Telescope عند ترددات أعلى ، فإن هذه النتائج الجديدة تُظهر أن التشتت بين النجوم لن يمنعنا من التحديق إلى أفق الحدث للثقب الأسود.'
الفريق النتائج تم نشرها في مجلة الفيزياء الفلكية.
مصادر:
- خبر صحفى: رفع الحجاب على الثقب الأسود في قلب مجرتنا
- ورقة ابحاث: حجم وشكل وتشتت القوس A * عند 86 جيجاهرتز: أول VLBI مع ALMA
- الكون اليوم: إليك ما قد تبدو عليه الصور الأولى من أفق الحدث
- دخول ويكيبيديا: القوس أ *
- مرصد ألما