لأول مرة تم تصوير ثقب أسود مع البيئة المضطربة القريبة منه

في بحث نُشر مؤخرًا في مجلة Nature، قام العلماء بتحليل بيانات جديدة من Event Horizon Telescope (EHT) لإنتاج الصورة الأكثر تفصيلاً حتى الآن للثقب الأسود الهائل الموجود في مركز المجرة M87.

في بحث حديث نُشر في مجلة Nature، قام العلماء بتحليل بيانات جديدة من Event Horizon Telescope (EHT) لإنتاج الصورة الأكثر تفصيلاً حتى الآن للثقب الأسود الهائل الموجود في مركز المجرة M87. وكشفت الصورة عن بيئة مضطربة حول الثقب الأسود، حيث تنبعث نفاثات لامعة من البلازما من مركز الثقب الأسود ودوامات من الغاز والغبار تدور حولها.

الصورة الجديدة للثقب الأسود في مركز M87 أكثر تفصيلا من الصور السابقةويكشف عن خصائص وهياكل جديدة في البيئة المحيطة بالثقب الأسود. يبدو أن نفاثات البلازما الساطعة المنبعثة من مركز الثقب الأسود يتم إنتاجها من خلال عملية تسمى الاندماج المغناطيسي، حيث يتم تشويه وضغط المجالات المغناطيسية حول الثقب الأسود، مما يؤدي إلى إطلاق موجة من الطاقة.

كما أن الحركات المضطربة للغاز والغبار حول الثقب الأسود هي أيضًا ذات أهمية كبيرة للعلماء، لأنها يمكن أن توفر أدلة حول تكوين المجرات وتطورها. والتفسير هو أن الغاز والغبار الذي يحوم حول الثقب الأسود يكون على شكل قرص، يعرف باسم القرص التراكمي، الذي يغذي الثقب الأسود بالمواد. يمكن أن تتسبب الحركات المضطربة للقرص في تسخين المادة وإصدار إشعاعات يمكن اكتشافها بواسطة التلسكوبات.

توفر الصورة الجديدة أيضًا نظرة ثاقبة لخصائص الثقوب السوداء نفسها. الثقوب السوداء هي أجسام ذات مجالات جاذبية قوية بحيث لا يمكن لأي شيء، ولا حتى الضوء، الهروب منها. تسمى الحدود المحيطة بالثقب الأسود والتي لا يمكن لأي شيء الهروب منها بأفق الحدث. وتكشف الصورة الجديدة شكل وحجم أفق الحدث للثقب الأسود الموجود في مركز المجرة M87، مما يؤكد تنبؤات النسبية العامة.

تم إجراء الملاحظات في عام 2018 باستخدام التلسكوبات من مصفوفة المليمتر العالمية VLBI (GMVA)، ومصفوفة أتاكاما الكبيرة المليمترية / تحت المليمترية (ALMA)، والتي تشارك فيها ESO، وتلسكوب جرينلاند (GLT). مما أدى إلى إنشاء شبكة من التلسكوبات الراديوية. حول العالم يعملون معًا كتلسكوب افتراضي بحجم الأرض. يمكن لمثل هذه الشبكة الكبيرة أن تميز تفاصيل صغيرة جدًا في المنطقة المحيطة بالثقب الأسود M87.

وبفضل هذه الصورة الجديدة، يمكن لعلماء الفلك أن يفهموا بشكل أفضل كيف يمكن للثقوب السوداء إطلاق مثل هذه النفاثات النشطة.

تحتوي معظم المجرات على ثقب أسود هائل في مركزها. في حين أنه من المعروف أن الثقوب السوداء تلتهم المادة في جوارها المباشر، إلا أنها يمكنها أيضًا إطلاق نفاثات قوية من المادة تتجاوز عالم المجرات التي تعيش فيها. إن فهم كيفية قيام الثقوب السوداء بإنشاء مثل هذه التدفقات الضخمة يمثل مشكلة طويلة الأمد في علم الفلك. يقول رو-سان لو من مرصد شنغهاي الفلكي في الصين: "نحن نعلم أن النفاثات تنبعث من المنطقة المحيطة بالثقوب السوداء، لكننا ما زلنا لا نفهم تمامًا كيف يحدث ذلك عمليًا". وللتحقق من ذلك بشكل مباشر، يجب أن نلاحظ مصدر التدفق في أقرب مكان ممكن من الثقب الأسود".

تُظهر الصورة الجديدة المنشورة اليوم للمرة الأولى هذا بالضبط: كيف ترتبط قاعدة الدفق بالمادة التي تدور حول ثقب أسود هائل كتلته أكبر بـ 6.5 مليار مرة من كتلة الشمس، التي تقع في مركز المجرة M87. ، وتقع على بعد 55 مليون سنة ضوئية منا. وكانت الأرصاد السابقة قادرة على تصوير المنطقة القريبة من الثقب الأسود والنفاثات بشكل منفصل، ولكن هذه هي المرة الأولى التي يتم فيها رصد هاتين الميزتين معًا. ويضيف جاي يونج كيم من جامعة كيونج بوك الوطنية في كوريا الجنوبية ومعهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي في ألمانيا: "تكمل هذه الصورة الجديدة الصورة من خلال إظهار المنطقة المحيطة بالثقب الأسود والنفاثات في نفس الوقت".

وتظهر الصورة الجديدة ظهور التدفق بالقرب من الثقب الأسود، بالإضافة إلى ما يسميه العلماء ظل الثقب الأسود. عندما تحيط المادة بالثقب الأسود، فإنها تسخن ويصدر الضوء. ينحني الثقب الأسود ويلتقط بعضًا من هذا الضوء، مما يخلق هيكلًا يشبه الحلقة حول الثقب الأسود كما يُرى من الأرض. والظلام الموجود في وسط الحلقة هو ظل الثقب الأسود، تم تصويره لأول مرة بواسطة تلسكوب أفق الحدث (EHT) في عام 2017. تجمع كل من هذه الصورة الجديدة وصورة EHT بين البيانات المأخوذة من عدة تلسكوبات راديوية حول العالم، لكن الصورة الصادرة اليوم تظهر ضوء الراديو المنبعث بطول موجي أطول من EHT: 3.5 ملم بدلاً من 1.3 ملم. "عند هذا الطول الموجي، يمكننا أن نرى كيف يخرج التدفق من حلقة القذف حول الثقب الأسود المركزي الهائل، يقول توماس كريشباوم من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي.

حجم الحلقة التي رصدتها شبكة GMVA أكبر بحوالي 50% مقارنة بصورة تلسكوب أفق الحدث. "إلى لفهم الأصل المادي للحلقة الأكبر والأكثر سمكًا، كان علينا استخدام عمليات المحاكاة الحاسوبية لدراسة سيناريوهات مختلفة. يوضح كييتشي أسادا من أكاديميا سينيكا في تايوان. تشير النتائج إلى أن الصورة الجديدة تكشف كمية أكبر من المواد التي تسقط نحو الثقب الأسود مما يمكن رؤيته باستخدام EHT.

سوف تستمر عمليات الرصد المستقبلية باستخدام هذه الشبكة من التلسكوبات في كشف كيف يمكن للثقوب السوداء الهائلة أن تطلق نفاثات قوية. "نحن نخطط لمراقبة المنطقة المحيطة بالثقب الأسود في مركز M87 بأطوال موجية راديوية مختلفة لمزيد من دراسة الانبعاث النفاث"، كما يقول إدواردو روس من معهد ماكس بلانك لعلم الفلك الراديوي. ستسمح مثل هذه الملاحظات المتزامنة للفريق بفهم العمليات المعقدة التي تحدث بالقرب من الثقب الأسود الهائل. "ستكون السنوات القليلة المقبلة مثيرة، حيث سنتعلم المزيد عما يحدث بالقرب من إحدى أكثر المناطق غموضًا في الكونيختتم روس.

إلى إشعار ESO

לالمادة العلمية

المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:

• لماذا تستمر الثقوب السوداء الهائلة في النمو في مراكز المجرات الضخمة؟
• يلقي تلسكوب جيمس ويب الضوء على تطور المجرات والثقوب السوداء في خماسية ستيفان
• يتنبأ علماء الفيزياء الفلكية بقوة موجات الجاذبية الناتجة عن اندماج الثقوب السوداء الهائلة
• اكتشاف المادة المظلمة: دليل جديد من السحب الغامضة حول الثقوب السوداء الدوامة