رصد علماء فلك من معهد علم الفلك (IoA) في كامبريدج بإنجلترا كتلة من المادة في قلب مجرة، على بعد 100 مليون سنة ضوئية من الأرض، تدور حول ثقب أسود هائل 4 مرات في طريقها إلى الدمار.
أرييل آيزنهاندلر، الجمعية الفلكية الإسرائيلية
رصد علماء فلك من معهد علم الفلك (IoA) في كامبريدج بإنجلترا كتلة من المادة في قلب مجرة، على بعد 100 مليون سنة ضوئية من الأرض، تدور حول ثقب أسود هائل 4 مرات في طريقها إلى الدمار. كانت مسافة المادة من الثقب الأسود تقريبًا نفس مسافة كدهوا من الشمس و"ابتلعت" المادة في ربع يوم فقط، وذلك بسبب قوة الجاذبية الهائلة للثقب الأسود. ومن خلال تتبع "المدار المنكوب" تمكن علماء الفلك من حساب كتلة الثقب الأسود: من 10 إلى 50 كتلة شمسية.
الملاحظة الأولية: تمكن العلماء من تجميع أجزاء رحلة قطعة من المادة التي دمرت عندما دارت حول ثقب أسود أربع مرات. وتوفر عمليتهم طريقة جديدة لقياس كتلة الثقب الأسود، مما يسمح باختبار نظرية الجاذبية لأينشتاين عند مستويات يعتقد الكثيرون أنها مستحيلة.
وتتبع فريق بقيادة الدكتور كازوشي إيواساوا من معهد علم الفلك في كامبريدج بإنجلترا مسار الغاز الساخن لمدة يوم كامل حيث كان يلتف حول ثقب أسود هائل، على مسافة مماثلة لمسافة الشمس. واستغرقت الدورة، التي تسارعت بفعل الجاذبية الشديدة للثقب الأسود، ربع يوم بدلا من عام. وتمكن العلماء من حساب كتلة الثقب الأسود عن طريق إدخال قياسات الطاقة الضوئية وبعده عن الثقب الأسود والوقت الذي استغرقه الدوران حول الثقب الأسود - وهو مزيج من النظرية النسبية العامة لأينشتاين والقديمة. فيزياء كبلر النموذجية.
قدم إيواساوا وزملاؤه في IoA، الدكتور جيوفاني مينيوتي، النتائج اليوم (10/09/04) في مؤتمر صحفي عبر الإنترنت عقد في نيو أورليانز في اجتماع لجمعية الفيزياء الفلكية عالية الطاقة التابعة للجمعية الفلكية الأمريكية. وينضم إليهم الدكتور أندرو فابيان في مقال منشور في العدد القادم من "الإشعارات الشهرية" للجمعية الفلكية الملكية. جاءت هذه المعلومات من مرصد نيوتن XMM التابع لوكالة الفضاء الأوروبية.
وقام الفريق بدراسة مجرة تدعى 3516 NGC، والتي تبعد 100 مليون سنة ضوئية عن الأرض وتقع في منطقة كوكبة الدب الأكبر، موطن الدب الأكبر أو المحراث. ومن المفترض أنه يوجد في قلب هذه المجرة ثقب أسود هائل. وفي هذه المناطق المركزية، يتوهج الغاز بالأشعة السينية بعد تسخينه إلى درجة حرارة ملايين الدرجات بسبب قوة الجاذبية الهائلة للثقب الأسود.
التقط المرصد النيوتوني XMM ميزات طيفية من الضوء المحيط بالثقب الأسود، والتي يتم عرضها على مخطط الطيف (جهاز لتسجيل أو تصوير الطيف) مع وجود نتوءات تشير إلى مستويات معينة من الطاقة، تشبه إلى حد كبير الخطوط المتعرجة لجهاز تخطيط القلب (جهاز لتصوير الطيف). تسجيل عمل القلب). خلال المراقبة التي استمرت طوال اليوم، التقطت XMM انفجارًا للغاز "العاطفي" الذي أحاط بالثقب الأسود ولف حوله 4 مرات. كانت هذه هي المعلومة الحاسمة اللازمة لقياس كتلة الثقب الأسود. لقد عرف العلماء بالفعل مسافة الغاز من الثقب الأسود من خلال خصائصه الطيفية (معدل الانزياح الأحمر الثقالي أو فقدان الطاقة الذي اكتشفه الخط الطيفي، والمرتبط بمدى قرب الجسم من الثقب الأسود). وبمساعدة بيانات المسافة وزمن الدورة، يستطيع العلماء الوصول إلى قياسات كتلة تتراوح بين 10 و50 كتلة شمسية، وفقًا للقيم التي تم الحصول عليها بواسطة تقنيات أخرى.
وفي حين أن الحساب واضح، فإن التحليل لفهم زمن دورة انفجار الأشعة السينية هو تحليل جديد ومعقد. في الأساس، لاحظ العلماء أن الدورة تتكرر أربع مرات: تعديل (-تنظيم) لشدة الضوء مصحوبًا بتذبذب (- تذبذب، اهتزاز) للطاقة الضوئية. تتناسب الطاقة والدورة المرصودة مع صورة الضوء التي تنزاح نحو الأحمر بسبب الجاذبية (الجاذبية التي تسرق الطاقة) أو تنحرف عن طريق تأثير دوبلر (اكتساب وخسارة الطاقة عندما تتحرك المواد الموجودة في المدار نحونا أو بعيدًا عنا).
تشير تقنية التحليل، لمفاجأة هذا الفريق من العلماء، إلى أن الجيل الحالي من عمليات رصد الأشعة السينية يمكن أن يعطي إنجازًا كبيرًا في قياس كتل الثقوب السوداء، والجمع بين عمليات الرصد الطويلة وأنظمة الثقوب السوداء مع الانفجارات طويلة الأمد.
بناءً على هذه المعلومات، يمكن لمهمات البحث مثل Constellation-X أو XEUS أن تذهب أبعد من ذلك في اختبار رياضيات أينشتاين في مختبر الجاذبية القصوى.
