رصيد الصورة: هابل
تقع المجرة الحلزونية PGC 69457 بالقرب من حدود الأبراج السقوط Pegasus و Aquarius على بعد حوالي 3 درجات جنوب ثيتا بيغاسي التي تبلغ قوتها الثالثة - ولكن لا تستخرج هذا المنكسر 60 مم للبحث عنه. تقع المجرة في الواقع على بعد حوالي 400 مليون سنة ضوئية ولديها سطوع واضح قوته 14.5. لذا ، قد يكون الخريف القادم هو الوقت المناسب للتواصل مع صديقك 'الفلكي' الذي يتجه دائمًا إلى غروب الشمس للابتعاد عن أضواء المدينة بأداة هواة أكبر وأكبر بكثير ...
ولكن هناك الكثير من المجرات التي تبلغ قوتها 14 درجة في السماء - ما الذي يجعل PGC 69457 مميزًا للغاية؟
لتبدأ معظم المجرات لا 'تحجب' رؤية الكوازار الأبعد (QSO2237 + 0305). وفي حالة وجود البعض الآخر ، فإن القليل منهم يمتلك التوزيع الصحيح للأجسام عالية الكثافة اللازمة لإحداث 'ثني' الضوء بطريقة تجعل الجسم غير المرئي مرئيًا. مع PGC 69457 ، لا تحصل على مناظر واحدة - ولكن أربعة - منفصلة بحجم 17 من نفس الكوازار لمشكلة إعداد دوبسونيان أنبوب الجمالون مقاس 20 بوصة. هل تستحق ذلك؟ (هل يمكنك أن تقول 'أربعة أضعاف متعة الملاحظة لديك'؟)
لكن الظاهرة الكامنة وراء مثل هذا المنظر هي أكثر إثارة للاهتمام لعلماء الفلك المحترفين. ما الذي يمكن أن نتعلمه من هذا التأثير الفريد؟
النظرية راسخة بالفعل - توقعها ألبرت أينشتاين في 'النظرية العامة للنسبية' عام 1915. كانت الفكرة الأساسية لأينشتاين هي أن مراقبًا يخضع للتسارع والآخر ثابت في مجال الجاذبية لا يمكنه التمييز بين الاثنين على 'وزنهما'. '. من خلال استكشاف هذه الفكرة على أكمل وجه ، أصبح من الواضح أنه ليس فقط المادة ولكن الضوء (على الرغم من كونه عديم الكتلة) يخضع لنفس النوع من الارتباك. وبسبب هذا ، فإن الضوء الذي يقترب من حقل الجاذبية بزاوية 'يتسارع' نحو مصدر الجاذبية - ولكن نظرًا لأن سرعة الضوء ثابتة ، فإن هذا التسارع يؤثر فقط على مسار الضوء وطوله الموجي - وليس سرعته الفعلية.
تم اكتشاف عدسة الجاذبية نفسها لأول مرة خلال الكسوف الكلي للشمس عام 1919. وكان يُنظر إلى هذا على أنه تحول طفيف في مواقع النجوم بالقرب من إكليل الشمس كما تم التقاطه على لوحات التصوير. بسبب هذه الملاحظة ، نعلم الآن أنك لست بحاجة إلى عدسة لثني الضوء - أو حتى الماء لكسر صورة أولئك الذين يسبحون في البركة. يأخذ الضوء مثل المادة المسار الأقل مقاومة وهذا يعني اتباع منحنى الجاذبية في الفضاء بالإضافة إلى المنحنى البصري للعدسة. يعمل الضوء من QSO2237 + 0305 فقط على ما يأتي بشكل طبيعي من خلال تصفح خطوط 'الزمكان' المنحنية حول النجوم الكثيفة الموجودة على طول خط الرؤية من مصدر بعيد عبر مجرة مجاورة أكثر. إن الشيء المثير للاهتمام حقًا حول صليب أينشتاين ينزل إلى ما يخبرنا به عن كل الكتل المعنية - تلك الموجودة في المجرة التي تنكسر الضوء ، والكواكب الكبيرة في قلب الكوازار الذي مصدره.
وجد عالم الفيزياء الفلكية الكوري دونغ ووك لي (وآخرون) من جامعة سيجونغ بالاشتراك مع عالم الفيزياء الفلكية البلجيكي جيه سورديز (وآخرون) من جامعة لييج في ورقتهم 'إعادة بناء منحنيات الضوء العدسة الدقيقة لصليب أينشتاين' ، دليلًا على وجود قرص تراكم حول الثقب الأسود في Quasar QSO2237 + 0305. كيف يكون مثل هذا الشيء ممكنا على مسافات معنية؟
تقوم العدسات بشكل عام 'بجمع الضوء وتركيزه' وتلك 'عدسات الجاذبية' (يفترض لي على الأقل خمسة أجسام منخفضة الكتلة ولكن مكثفة للغاية) داخل PGC 69457 ، تفعل الشيء نفسه. وبهذه الطريقة ، فإن الضوء المنبعث من الكوازار الذي ينتقل عادةً بعيدًا عن أدواتنا 'يلتف' حول المجرة ليأتي نحونا. وبسبب هذا 'نرى' تفاصيل أكثر بمقدار 100،000 مرة مما هو ممكن بخلاف ذلك. ولكن هناك مشكلة: على الرغم من حصولنا على دقة أكثر بـ 100،000 مرة ، ما زلنا نرى الضوء فقط ، وليس التفاصيل. ونظرًا لوجود العديد من الكتل التي تنكسر الضوء في المجرة ، فإننا نرى أكثر من منظر للكوازار.
للحصول على معلومات مفيدة من الكوازار ، عليك أن تجمع الضوء على مدى فترات طويلة من الزمن (أشهر إلى سنوات) وأن تستخدم خوارزميات تحليلية خاصة لتجميع البيانات الناتجة معًا. تسمى الطريقة التي يستخدمها Lee وزملاؤه LOHCAM (نمذجة LOcal Hae CAustic). (HAE نفسها هي اختصار لـ High Amplification Events). باستخدام LOHCAM والبيانات المتاحة من OGLE (تجربة عدسة الجاذبية الضوئية) و GLIPT (مشروع التوقيت الدولي لعدسة الجاذبية) ، قرر الفريق ليس فقط أن LOHCAM يعمل على النحو المأمول ولكن QSO2237 + 0305 قد يتضمن قرص تراكم قابل للاكتشاف (يستمد منه المادة) لتشغيل محركها الخفيف). حدد الفريق أيضًا الكتلة التقريبية للثقب الأسود للكوازارات ، وحجم المنطقة فوق البنفسجية المنبعثة منه ، وقدر الحركة العرضية للثقب الأسود أثناء تحركه بالنسبة إلى المجرة الحلزونية.
يُعتقد أن الثقب الأسود المركزي في Quasar QSO2237 + 0305 يحتوي على كتلة مجمعة تبلغ 1.5 مليار شمس - وهي قيمة تنافس تلك الموجودة في أكبر ثقب أسود مركزي تم اكتشافه على الإطلاق. يمثل هذا العدد الكتلي 1٪ من العدد الإجمالي للنجوم في مجرتنا درب التبانة. وفي الوقت نفسه ، وبالمقارنة ، فإن الثقب الأسود لـ QSO2237 + 0305 أكبر بنحو 50 مرة من الثقب الموجود في مركز مجرتنا.
استنادًا إلى 'القمم المزدوجة' في لمعان الكوازار ، استخدم Lee et al أيضًا LOHCAM لتحديد حجم قرص التراكم QSO2237 + 0305 واتجاهه واكتشاف منطقة تعتيم مركزية حول الثقب الأسود نفسه. يبلغ قطر القرص نفسه ثلث سنة ضوئية تقريبًا ويتم قلبه نحونا.
معجب؟ حسنًا ، دعنا نضيف أيضًا أن الفريق قد حدد الحد الأدنى لعدد العدسات الدقيقة والكتل ذات الصلة الموجودة في مجرة العدسة. اعتمادًا على السرعة العرضية المفترضة (في نمذجة LOHCAM) ، فإن أصغر مدى من عملاق الغاز - مثل كوكب المشتري - عبر شمسنا.
فكيف يعمل هذا الشيء 'الثقب'؟
راقب مشروعا OGLE و GLIPT التغيرات في شدة الضوء المرئي المتدفق إلينا من كلٍّ من المناظر الأربعة ذات الحجم السابع عشر للكوازار. نظرًا لأن معظم النجوم الزائفة غير قابلة للحل ، بسبب مسافاتها الكبيرة في الفضاء ، عن طريق التلسكوب. لا يُنظر إلى التقلبات في اللمعان إلا كنقطة واحدة من البيانات بناءً على سطوع الكوازار بأكمله. ومع ذلك ، يقدم QSO2237 + 0305 أربع صور للكوازار وكل صورة تسلط الضوء على لمعان ناشئ من منظور مختلف للكوازار. من خلال المراقبة التلسكوبية لجميع الصور الأربعة في وقت واحد ، يمكن اكتشاف الاختلافات الطفيفة في شدة الصورة وتسجيلها من حيث الحجم والتاريخ والوقت. على مدى عدة أشهر إلى سنوات ، يمكن أن يحدث عدد كبير من 'أحداث التضخيم العالي'. يمكن بعد ذلك تحليل الأنماط الناشئة عن حدوثها (من عرض بحجم 17 إلى التالي) لإظهار الحركة والشدة. من هذا المنطلق ، يمكن الحصول على عرض عالي الدقة للبنية غير المرئية عادة داخل الكوازار.
هل تستطيع أنت وصديقك مع ذلك الذي يبلغ طوله 20 بوصة أن يفعل هذا؟
بالتأكيد - ولكن ليس بدون بعض المعدات باهظة الثمن والتعامل الجيد مع بعض خوارزميات التصوير الرياضي المعقدة. ومع ذلك ، قد يكون المكان الجميل للبدء هو البحث عن المجرة والتعليق بالصليب لبعض الوقت ...
بقلم جيف باربور
