في عام 2019 ، قدم لنا Event Horizon Telescope (EHT) أول صورة مباشرة لثقب أسود. من ناحية ، كانت الصورة التي أنتجها غير مؤثرة إلى حد ما. مجرد طمس دائري من الضوء يحيط بمنطقة مركزية مظلمة. من ناحية أخرى ، تحتوي الخصائص الدقيقة للصورة على معلومات هائلة حول حجم الثقب الأسود ودورانه. معظم تفاصيل صورة الثقب الأسود غير واضحة بسبب حدود EHT. ولكن يجب أن يوفر الجيل التالي من EHT رؤية أوضح ، ويمكن أن يكشف عن الحافة المظلمة لأفق حدث الثقب الأسود.
ما مدى قوة الضوء المعكوس الذي يخلق حلقة الفوتون. الائتمان: مركز الفيزياء الفلكية ، هارفارد وسميثسونيان
لا يشع الثقب الأسود الضوء نفسه. أي ضوء يعبر لها أفق الحدث محاصر إلى الأبد. الحلقة المتوهجة التي نراها في صورة EHT الخاصة بـ M87 * ناتجة عن وهج الراديو في الخلفية للغاز والغبار المحيط بالثقب الأسود. يمر بعض هذا الضوء بالقرب من الثقب الأسود ويعكس اتجاهنا بواسطة الجاذبية. يُعرف أقرب حد يمكن للضوء أن يرعى فيه الثقب الأسود ويصل إلينا باسم حلقة الفوتون.
إذا تمكنا من مراقبة الثقب الأسود تمامًا ، فستكون حلقة الفوتون عبارة عن خط رفيع لامع. يتشتت بعض الضوء من حلقة الفوتون قبل أن يصل إلينا ، ويؤدي إلى جانب حدود الدقة الخاصة بـ EHT إلى إنشاء الصورة غير الواضحة التي نراها. لكن الجيل التالي من EHT سيكون ذا دقة أعلى وسيكون قادرًا على التقاط الصور في فترة زمنية أقصر. سيسمح هذا بالصور التفصيلية ليس فقط لـ M87 * ، ولكن أيضًا للثقب الأسود الهائل في مجرتنا.
تخلق مسارات الفوتون المختلفة طبقات من الضوء. الائتمان: جورج وونغ (UIUC) ومايكل جونسون (CfA)
أحد الأشياء التي يمكن أن تكشفها ngEHT هو طبقات متعددة من الضوء المنعكس. معظم الضوء الذي نراه حول الثقب الأسود هو ضوء حلقة الفوتون. أي الضوء شديد العدسة الذي خدش الثقب الأسود. لكن بعض الضوء يصنع حلقة كاملة حول الثقب الأسود قبل أن يتجه في طريقنا ، وكمية صغيرة ستشكل حلقات متعددة. كل نوع من أنواع مسارات الفوتون يخلق ملف طبقة مختلفة من حلقة الضوء حول الثقب الأسود. إذا تمكنا من تفكيك هذه الطبقات ، فسوف نفهم بشكل أفضل طبيعة الجاذبية بالقرب من الثقب الأسود.
وكورقة حديثة عنarXivيوضح أن ngEHT يمكن أن يساعدنا أيضًا في استكشاف أفق حدث الثقب الأسود نفسه. المنطقة المركزية المظلمة للصورة M87 * ليست منطقة أفق الحدث. إنه مجرد ظل للثقب الأسود الذي تسببه حلقة الفوتون. لكن داخل المنطقة الوسطى ، يجب أن يكون هناك ظل داخلي. ظل أفق الحدث. كما يوضح هذا العمل الأخير ، فإن هذا الظل الداخلي لن يكون دائرة بسيطة. سيعتمد شكله على حجم الثقب الأسود ودورانه.
إن مجال الجاذبية بالقرب من الثقب الأسود قوي جدًا لدرجة أنه لا يشوه توهج حلقة الفوتون فحسب ، بل يشوه أيضًا ظل أفق الحدث. لذلك بينما أفق الحدث كروي حقًا ، لديناعرضمن أفق الحدث يمكن أن تتشوه بواسطة جاذبية الثقب الأسود. في هذا العمل الأخير ، يوضح الفريق كيف يمكننا مراقبة كل من حلقة الفوتون والظل الداخلي. بمقارنة الاثنين ، سنكتسب فهمًا عميقًا لديناميكيات الثقب الأسود ، بما في ذلك معلومات حول كيفية التقاط الضوء والمادة بواسطة الثقب الأسود.
بمرور الوقت ، قد نتمكن أخيرًا من رؤية الظل المظلم للجاذبية نفسها.
المرجعي:أندرو شيل وآخرون. ' مراقبة الظل الداخلي للثقب الأسود: منظر مباشر لأفق الحدث . 'طبع arXiv المسبقarXiv: 2106.00683 (2021).
